外部液动力作用下管道输送流固耦合应力分析

采用计算流体动力学方法分析管道-外部流体相互耦合效应对管道连接点应力影响。以垂直输送管道系统为研究对象,应用数值方法求解外部流体-管道进行流固耦合这一非线性问题。研究结果表明：1)扬矿硬管上端无论是固接还是铰接,外部流场以不同速度冲击管道,应力集中出现在管道靠近连接区域,最大应力也出现在管道连接点处,其余部位管道应力变化较小;2)其最大等效应力随着外部流场速度增大而增大,以固接方式连接产生的管道最大等效应力总是大于以铰接方式连接的最大等效应力。3)当外部流体速度为0.9m/s时,两种连接产生的最小应力值在该流速点均出现局部极小值,且固接时局部极小应力小于铰接时的局部极小应力。     

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。     

泥沙管道输送试验系统的研制及分析

为更好地服务于泥沙疏浚工程,研制了泥沙水力输送试验系统,并对不同体积浓度泥沙输送时的阻力特性进行了试验。结果表明:该试验系统设计合理,测量数据准确,可模拟实际工况;泥沙体积浓度较低时,管道的水头损失基本上随着速度的提高单调增大;体积浓度较高时,流速先降低再提高,在临界流速附近存在起伏。     

基于深海采矿技术的新型深水清淤技术方案探索

根据深水清淤面临的问题,结合我国深海采矿技术现状,分析了深海采矿技术与深水清淤作业技术的特点,借鉴相关技术形成了一种深水清淤技术方案;并对深水清淤系统的组成、功能及作业流程进行了详细介绍。为验证深水清淤技术的可行性,研制了工程样机,并在小浪底水利枢纽成功应用,表明基于深海采矿技术的深水清淤技术是解决陆地深水淤积问题的有效途径。     

基于Backstepping方法的海底摆臂型履带式移动平台行走路径控制

在深海采矿过程中, 摆臂型履带式海底移动平台通过海底崎岖地形时难以按预定的开采路径行走, 基于Backsteping方法, 设计其行走路径控制律。利用ADAMS/ATV履带车模块和MATLAB/Simulink软件, 建立了海底摆臂型履带式移动平台多刚体动力学模型与控制系统联合仿真模型, 开展其越障工况下的行走路径控制仿真研究。仿真结果表明:在基于Backstepping方法所设计的控制律作用下, 海底摆臂型履带式移动平台在越障过程中位姿和速度均可快速收敛, 说明车体能以预定速度按预定开采路径行走, 所设计的控制律对于其行走路径控制是有效的。     

孔隙多金属硫化物细观力学和切削载荷特性的数值模拟

为了提高生成矿体网格单元的质量以及求解效率, 利用有限元软件结合APDL语言提出了一种针对孔隙多金属硫化物复杂几何模型的网格优化措施, 实现了整体映射网格与局部自由网格相结合的划分方法;对多金属硫化物受压损伤破坏过程和围压下单截齿切削破碎孔隙矿体过程进行了数值模拟, 分析了孔隙率及孔隙形态对多金属硫化物细观力学行为和切削载荷特性的影响。研究结果表明, 在外载作用下, 海底多金属硫化物矿体孔隙结构密集区域易出现应力集中现象, 同时随着狭长裂隙出现, 应力集中现象更加明显, 从而使矿体更容易失稳破坏;在单截齿切削破碎矿体过程中, 随着孔隙率增加, 矿体破碎过程所需切削载荷有所减小, 并且在矿体由等轴孔隙向狭长孔隙过渡过程中, 应力集中加剧并且切削载荷进一步减小。     

液压凿岩机回转特性分析及试验研究

液压凿岩机的回转机构一般采用独立外回转机构,较之于冲击机构,很少有人进行过这方面的研究。本研究在对液压凿岩机主要回转性能参数包括回转扭矩、回转转速、回转功率等进行理论分析的基础上,依据国家标准的要求,特制了一套液压凿岩机回转性能测试系统,并以某小型号液压凿岩机为试验样机,对其回转性能进行了试验测试,试验分别测试了小流量和大流量2种状态下的回转性能参数。通过数据分析及曲线拟合表明：回转扭矩和回转进油压力具有很好的线性关系,在一定的回转扭矩范围内,其扭矩-转速曲线保持很好硬特性（转速稳定）,负载超出此扭矩,回转转速急速下降。     

垂直管道中固体颗粒运动轨迹研究

固体颗粒在垂直管道中的运动是非常复杂的物理过程,对微元体进行受力分析,建立了垂直管道中固体颗粒模型,并用高速摄影仪对颗粒的上升阶段和悬浮阶段进行图像捕捉,得到了固体颗粒的运动轨迹,以此对颗粒运动规律进行了探索。     

不同构形扬矿软管的流固耦合模态分析

以1 000 m水深处100 m长扬矿软管为研究对象,以集矿机在作业范围中间点处形成的软管构形为参考构形,基于有限元理论,建立了两端为固定约束的软管在内流和外流共同作用下的流固耦合模型,研究了内流密度、内流粘度、软管直径及弹性模量对单拱和双拱2种不同构形软管流固耦合振动频率及振型特性的影响。结果表明,双拱构形软管的湿模态前六阶频率小于单拱构形软管; 随着内流密度增加,2种构形软管固有频率缓慢降低; 随着软管弹性模量和软管直径增加,软管的固有频率明显提高; 内流粘度改变对软管固有频率影响较小,可忽略不计; 内流密度、内流粘度、软管直径及弹性模量改变时,单拱和双拱2种不同构形软管的振型不发生变化。     

基于扩展故障树的采煤机故障诊断专家系统研究

针对采煤机故障诊断专家系统知识获取困难的问题, 将扩展故障树分析法和专家系统相结合, 提出了基于扩展故障树的采煤机故障诊断专家系统知识获取方法。在传统故障树节点上增加节点类型、重要度等信息, 建立扩展故障树, 并将扩展故障树中的节点信息转换成规范化表示的专家系统知识。采用广度搜索优先、深度搜索与广度搜索结合的推理机制, 提高故障查找的准确率及效率。利用专家系统开发工具CLIPS, 建立了采煤机故障诊断专家系统。研究表明, 该系统可准确判别采煤机故障类型并提供解决方案, 提高采煤机故障诊断效率。