深海采矿扬矿软管流固耦合力学分析

• 作者: 刘少军 方敏 王志 饶秋华
• 来源期刊: 中南大学学报（自然科学版）
• 学科: 工学
• 关键词: 软管 流固耦合 深海采矿 空间构形 应力 有限元
• 年，卷（期）: 2009,（4）
• 所属期刊栏目: 地质工程·土木工程
• 页码范围: 1106-1113
• 页数: 8页
• 分类号: O242.2|TB12
• 字数: 3636字
• 语种: 中文

摘要

采用三维流固耦合有限元模型,研究在复杂深海工况下扬矿软管的初始平衡构形、空间位移、主应力等特性,探讨外部海流速度内部矿物流体的提升速度、屈服应力、粘性系数以及软管的弹性模量等因素的影响.计算结果表明:随着集矿机向中间仓水平移动距离的增加,软管弯曲变形和侧向位移均增加;当流体的提升速度vi较低(vi≤4m/s)时,软管最大侧向位移Ymax与最大主应力σ1随vi的增大增幅均较小;:当vi较高(vi>4m/s)时,Ymax与σ1均随vi急剧增加;软管Ymax与σ1均随着流体屈服应力τ0的增加而增加,随着流体粘性系数μ和软管弹性模量E的增加反而减少;为确保管道系统的安全稳定,提高深海采矿效率,建议控制集矿机的工作行程(如100 m以内)和矿物流提升速度(如2.5～4 m/s),并采用有效的集矿方式(如延长集矿机内矿物破碎和脱泥时间、降低矿物粒径及矿物流浓度、减少泥沙含量等)以降低τ0和增大μ,同时选用弹性模量适中的软管材料.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	刘少军	中南大学机电工程学院	162	1458	18.0	28.0
2	王志	中南大学土木建筑学院	11	129	6.0	11.0
3	方敏	中南大学土木建筑学院	4	55	3.0	4.0
4	饶秋华	中南大学土木建筑学院	43	275	11.0	15.0