利用LabVIEW的海底采矿车行走控制系统研究

针对海底采矿车在海底难以实现自动行走控制的难题,以海底采矿车模型机为控制对象,基于CAN总线通信方式,设计适用于海底采矿的行走控制系统方案.以M公司的CompactRIO控制器为核心,开发行走控制系统的硬件系统.借助LabVIEW图形化编程环境,开发行走控制系统程序,实现海底采矿车在行走过程中数据采集、控制、监测、显示和分析等功能.模型机行走实验表明,所开发的行走控制系统能有效地实现采矿车行走、越障、越沟和爬坡等动作,达到了海底采矿车远程控制的要求.     

基于CFD-DEM方法的矿浆泵磨损特性研究

基于CFD-DEM耦合的方法,同时结合Archard磨损模型,对小流量矿浆泵在不同流量、不同颗粒粒径等工况下进行数值模拟,分析了泵内颗粒运动规律、颗粒在不同流域的分布情况以及颗粒与泵过流部件的碰撞规律,研究了矿浆泵内过流部件尤其是蜗壳的磨损特性。结果显示,蜗壳存在一定堵塞,蜗壳靠近隔舌段颗粒形成低速堵塞区,蜗壳的磨损主要集中在上半部分及隔舌附近的位置;随着流量增大,颗粒速度增大,颗粒与壁面碰撞时动能增大,矿浆泵体磨损情况增强;小粒径颗粒工况下磨损情况更严重。     

地下厂房硬性结构面切割围岩体爆破振动特性研究

为研究多硬性结构面切割下围岩体的爆破振动特性,依托托巴电站地下厂房,开展多硬性结构面切割围岩体的爆破振动特性现场试验研究。首先,分析托巴地下厂房硬性结构面的岩体特征与现场施工情况;然后,基于工程现场条件,设计地下厂房爆破振动试验方案,开展爆破振动现场监测试验研究。研究表明,多硬性结构面切割围岩体中峰值振速衰减规律受到比例距离(爆心距与炸药量的立方根之比)和结构面倾角的共同影响,呈现显著的非线性关系;同时,重点针对结构面倾角对围岩体爆破振动特性的影响,研究考虑比例距离和单结构面不同倾角下的围岩质点爆破振动规律,并提出相应的计算公式;在此基础上,基于围岩爆破安全振速理论,研究地下厂房多硬性结构面切割围岩体的爆破安全距离,并将研究成果进行工程应用实践。     

深海固体浮力材料的研制及性能探讨

选用改性环氧树脂作为基质原料,以自制改性固化剂调制成胶液,添加混合空心玻璃微珠,采用真空灌注的方法制备了深海用固体浮力材料。研究了胶液粘度、空心玻璃微珠粒径及成型工艺等因素对固体浮力材料密度、抗压强度、吸水率及耐静水压性能的影响,结果表明,低粘度改性环氧树脂胶液与空心玻璃微珠有很好的浸润性能,固化后力学性能优良,所制备的固体浮力材料能为深海4 000 m水下作业、深海探矿及科研考察提供浮力。     

深海粗颗粒矿石浮游速度的试验研究

以单颗粒沉降运动为研究基础, 采用高速摄影技术对锰结核、富钴结壳、多金属硫化物及模拟结核粗颗粒矿石进行了浮游速度试验研究, 得到了粗颗粒矿石单颗粒和群体颗粒浮游速度计算公式, 计算结果与试验实测数据吻合较好, 对垂直管道水力输送系统参数设计和正常运行有一定参考价值。     

基于CFD方法的海底集矿机模型外形优化

为了减少深海集矿机在工作中所受到的水阻力、提高能量利用率, 利用流体力学软件, 通过求解RANS方程, 选择realizable k-ε湍流模型, 对集矿机模型在海底不同速度下行走进行了流场数值模拟, 得出了模型水阻力随速度变化的一般规律。根据计算结果对集矿机外形进行了优化设计, 得到了几种减小水阻力的优化模型, 数值计算结果表明, 优化模型的外形设计能有效减小集矿机水阻力, 可为今后集矿机外形设计提供参考。     

基于ANFIS的海底采矿车行走控制

针对海底钴结壳采矿车在采矿过程中越过复杂地形时会产生偏离预定路径的问题,提出一种基于ANFIS的海底采矿车直线路径跟踪控制方法,根据训练数据,设计模糊神经网络路径控制器,从而避免专家系统知识库难以获取和精确数学模型难以建立的困难.在此基础上,建立内环采用PID速度控制和外环采用ANFIS控制的机电直线路径行走控制模型,...     

入口弯管对矿用轴流通风机气动性能影响的数值研究

以某大型矿用低压轴流式通风机为研究对象,采用气体动力学性能试验和数值模拟的方法研究了不同入口弯管对风机性能的影响,重点分析了入口弯管引起的叶轮内部流动特征和损失分布的变化规律。研究结果表明,风机入口采用弯管连接缩短了进口管道的轴向长度,节省了地下空间,但同时来流的均匀性受到影响。弯管内气流速度梯度较大,管道内侧易发生流动分离,产生回流区,增大了流体流动时的能量损失,风机的整体性能下降。弯管与叶轮入口之间的连接长度会影响内部流场,当附加直管段较长时,来流均匀性得到提高,风机性能有所改善。     

高落差复杂地形浆体管道消能方式研究

总结了国内外高落差浆体管道工程的加速流防护经验, 介绍了10余种消能方式, 并从技术和经济上进行了分析比较, 可为今后各种复杂地形浆体管道的工程设计和运营管理提供参考。     

外部流体作用下管道输送流固耦合效应偏移分析

采用数值方法分析管道结构-外部流体相互耦合效应对管道输送过程中管道自由端偏移的影响。这次调查中管道结构-流体耦合效应被充分考虑,流体域与结构域通过拉格朗日-欧拉公式化来表述。以垂直悬臂提升管道为研究对象,应用有限元软件ADINA对其外部流体-管道结构进行流固耦合特性研究。研究结果表明：（1）管道上端不论是采取固接还是铰接支撑,外部流场以不同速度冲击管道时,整个管道偏移变化不明显,在同一流速下对管道偏移变化较为显著的地方集中在管道自由端,最大偏移则出现在自由端顶点处;（2）管道上端无论是固结还是铰接,随着管外流体速度增加,X方向最大偏移的增量总是小于Y方向最大偏移的增量;而X方向的最小偏移变化量则大于Y方向相应偏移;（3）同一流速冲击下,固结时Y方向的最小偏移略大于铰接时Y方向的最小偏移,且两者在外部流速为 时出现极大值。