深海采礦揚(yáng)礦管道系統(tǒng)力學(xué)行為模擬試驗(yàn)系統(tǒng)研究的開(kāi)題報(bào)告

深海采礦揚(yáng)礦管道系統(tǒng)力學(xué)行為模擬試驗(yàn)系統(tǒng)研究的開(kāi)題報(bào)告一、研究背景深海采礦是指在海洋深層開(kāi)采海底礦產(chǎn)資源的一種新型采礦方式，具有儲(chǔ)量大、質(zhì)量?jī)?yōu)、結(jié)構(gòu)獨(dú)特等優(yōu)勢(shì)。然而，深水環(huán)境中的采礦存在安全、成本等問(wèn)題，如海底定位困難、溫度、壓力等環(huán)境惡劣、機(jī)器設(shè)備易損壞等，采礦管道系統(tǒng)的研究是深海采礦研究的一個(gè)重要方向。深海采礦管道系統(tǒng)是將采礦機(jī)器、采礦作業(yè)甲板、采集裝置等通過(guò)管道連接，將采集的礦物輸送到海面上。管道系統(tǒng)的力學(xué)行為顯然會(huì)受到復(fù)雜的載荷環(huán)境、管道結(jié)構(gòu)和運(yùn)輸管道時(shí)的復(fù)雜變形、流體力學(xué)力學(xué)等多種因素的影響，因此必須進(jìn)行深入的力學(xué)研究，為管道的設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供可靠依據(jù)。二、研究意義深海采礦管道系統(tǒng)力學(xué)行為模擬會(huì)對(duì)深海采礦的研究提供有利的支持，對(duì)于采礦管道的安全設(shè)計(jì)及其運(yùn)營(yíng)具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，該研究成果可以應(yīng)用于海洋工程建設(shè)、海洋資源開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。三、研究?jī)?nèi)容本研究旨在建立深海采礦揚(yáng)礦管道系統(tǒng)力學(xué)行為模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，具體研究?jī)?nèi)容如下：1.建立深海采礦揚(yáng)礦管道系統(tǒng)模型。模型應(yīng)考慮到管道自重、水流及水動(dòng)力荷載等因素對(duì)管道系統(tǒng)產(chǎn)生的力學(xué)作用。2.制作深海采礦揚(yáng)礦管道系統(tǒng)模型。根據(jù)建立的管道系統(tǒng)模型，制作出實(shí)物模型以供試驗(yàn)。3.建立管道系統(tǒng)力學(xué)行為試驗(yàn)系統(tǒng)。搭建管道系統(tǒng)力學(xué)行為試驗(yàn)平臺(tái)，包括測(cè)試裝置、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。4.對(duì)管道系統(tǒng)進(jìn)行彎曲試驗(yàn)、水動(dòng)力試驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)，掌握管道系統(tǒng)在受力條件下的力學(xué)行為規(guī)律及其他相關(guān)特性。四、研究方法1.理論計(jì)算：基于已有的深海采礦揚(yáng)礦管道的理論模型，進(jìn)行有限元計(jì)算等分析。2.實(shí)物制作：根據(jù)深海采礦揚(yáng)礦管道模型進(jìn)行模型制作。3.試驗(yàn)技術(shù)：利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、試驗(yàn)平臺(tái)對(duì)管道系統(tǒng)進(jìn)行彎曲試驗(yàn)和水動(dòng)力試驗(yàn)等研究。五、預(yù)期成果1.建立基于有限元方法的深海采礦揚(yáng)礦管道系統(tǒng)力學(xué)行為模型，并通過(guò)計(jì)算驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。2.制作深海采礦揚(yáng)礦管道系統(tǒng)實(shí)物模型，進(jìn)行針對(duì)性試驗(yàn)。3.獲得管道系統(tǒng)在受力情況下的相關(guān)物理指標(biāo)及力學(xué)行為規(guī)律，并得到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)。4.對(duì)管道系統(tǒng)力學(xué)行為的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和總結(jié)，尋找關(guān)鍵因素，深入研究管道系統(tǒng)行為規(guī)律及特性。六、研究計(jì)劃時(shí)間|工作內(nèi)容2022.6-2022.9建立深海采礦揚(yáng)礦管道系統(tǒng)力學(xué)行為模型，進(jìn)行計(jì)算和驗(yàn)證2022.10-2023.3模型制作、試驗(yàn)平臺(tái)搭建等準(zhǔn)備工作2023.4-2023.8進(jìn)行管道系統(tǒng)試驗(yàn)2023.9-2023.12對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和總結(jié)，撰寫(xiě)學(xué)位論文七、參考文獻(xiàn)1.Gomes,H.M.,Pinho,F.T.,&Silvaa,F.J.(2018).Dynamicsimulationofdeep-seasubseaminingequipmentincludingtool-soilinteraction.SoilDynamicsandEarthquakeEngineering,113,10-22.2.Hirdaris,S.E.,Bai,W.,&Incecik,A.(2012).Vortex-inducedvibrationsofapipelinewithvariablemass:Experimentalinvestigationsandcoupledsimulations.OceanEngineering,50(51),16-28.3.Spazzafumo,G.,Verani,M.,&Vivaldi,V.(2016).Akinematicaspectoftheflexiblepipedynamics:analyticalmodelsandcomparisonwithnumericalresults.OceanEngineering,114,163-183.4.Wang,F.,Ma,B.,Gao,H.,&Wang,Y.(2018).Experimentalandnumericalinvestigationsoftheflow-inducedvibrationresponseofadjacenttandemcircularcylinderssubjectedtoturbulentwakes.JournalofFluidsandStructures,79,72-93.5.Zou,Y.,Xia,J.,&Liu,R.(2017).Studyofthefatiguereliabilityofadeepwate