深海采矿扬矿管道系统力学行为模拟试验系统研究的开题报告

深海采矿扬矿管道系统力学行为模拟试验系统研究的开题报告一、研究背景深海采矿是指在海洋深层开采海底矿产资源的一种新型采矿方式，具有储量大、质量优、结构独特等优势。然而，深水环境中的采矿存在安全、成本等问题，如海底定位困难、温度、压力等环境恶劣、机器设备易损坏等，采矿管道系统的研究是深海采矿研究的一个重要方向。深海采矿管道系统是将采矿机器、采矿作业甲板、采集装置等通过管道连接，将采集的矿物输送到海面上。管道系统的力学行为显然会受到复杂的载荷环境、管道结构和运输管道时的复杂变形、流体力学力学等多种因素的影响，因此必须进行深入的力学研究，为管道的设计和运行提供可靠依据。二、研究意义深海采矿管道系统力学行为模拟会对深海采矿的研究提供有利的支持，对于采矿管道的安全设计及其运营具有重要的实际应用价值。同时，该研究成果可以应用于海洋工程建设、海洋资源开发等领域，具有广阔的应用前景。三、研究内容本研究旨在建立深海采矿扬矿管道系统力学行为模拟试验系统，具体研究内容如下：1.建立深海采矿扬矿管道系统模型。模型应考虑到管道自重、水流及水动力荷载等因素对管道系统产生的力学作用。2.制作深海采矿扬矿管道系统模型。根据建立的管道系统模型，制作出实物模型以供试验。3.建立管道系统力学行为试验系统。搭建管道系统力学行为试验平台，包括测试装置、控制系统、数据采集系统等。4.对管道系统进行弯曲试验、水动力试验等实验，掌握管道系统在受力条件下的力学行为规律及其他相关特性。四、研究方法1.理论计算：基于已有的深海采矿扬矿管道的理论模型，进行有限元计算等分析。2.实物制作：根据深海采矿扬矿管道模型进行模型制作。3.试验技术：利用数据采集系统、试验平台对管道系统进行弯曲试验和水动力试验等研究。五、预期成果1.建立基于有限元方法的深海采矿扬矿管道系统力学行为模型，并通过计算验证其准确性。2.制作深海采矿扬矿管道系统实物模型，进行针对性试验。3.获得管道系统在受力情况下的相关物理指标及力学行为规律，并得到数据采集系统记录的数据。4.对管道系统力学行为的试验结果进行分析和总结，寻找关键因素，深入研究管道系统行为规律及特性。六、研究计划时间|工作内容2022.6-2022.9建立深海采矿扬矿管道系统力学行为模型，进行计算和验证2022.10-2023.3模型制作、试验平台搭建等准备工作2023.4-2023.8进行管道系统试验2023.9-2023.12对实验结果进行数据分析和总结，撰写学位论文七、参考文献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