深海采矿1000米海试系统主要部件布放中的水动力学问题研究
| 摘要 | 第1-6页 |
| ABSTRACT | 第6-9页 |
| 目录 | 第9-12页 |
| 第一章 绪论 | 第12-30页 |
| ·深海采矿技术概述 | 第12-14页 |
| ·海洋结构物布放技术概述与研究背景 | 第14-17页 |
| ·海洋工程布放回收相关研究进展与文献综述 | 第17-25页 |
| ·刚体入水问题的研究现状 | 第18-20页 |
| ·数值波浪水槽的研究现状 | 第20-21页 |
| ·波浪-结构物相互作用 | 第21-22页 |
| ·自由液面的数值模拟 | 第22-23页 |
| ·结构物附加质量的研究现状 | 第23-25页 |
| ·物体入水砰击实验 | 第25页 |
| ·深海采矿系统布放研究相关工程背景及研究基础 | 第25-28页 |
| ·计算流体力学软件的介绍 | 第26-28页 |
| ·本文的主要研究内容 | 第28-30页 |
| 第二章 深海采矿系统布放作业的数值波浪水槽构建 | 第30-54页 |
| ·数值水槽造波方法 | 第30-32页 |
| ·数值造波方法的选择 | 第30-31页 |
| ·摇杆造波理论 | 第31-32页 |
| ·构建数值波浪水槽的理论基础与实现 | 第32-35页 |
| ·数值波浪水槽的控制方程 | 第32-33页 |
| ·控制方程的边界条件 | 第33-34页 |
| ·追踪自由液面的VOF方法 | 第34-35页 |
| ·数值波浪水槽的消波方法 | 第35-36页 |
| ·1000米海试系统布放回收作业工作区域波浪模拟 | 第36-38页 |
| ·规则波模拟参数与造波设置 | 第37页 |
| ·二阶斯托克斯波模拟参数与造波设置 | 第37页 |
| ·随机波模拟参数与造波设置 | 第37-38页 |
| ·基于FLUENT的数值波浪水槽模型的设置 | 第38-39页 |
| ·仿真结果与分析 | 第39-53页 |
| ·规则波海况1的仿真结果 | 第40-44页 |
| ·规则波海况2的仿真结果 | 第44-46页 |
| ·规则波海况3的仿真结果 | 第46-48页 |
| ·规则波海况4的仿真结果 | 第48-51页 |
| ·二阶斯托克斯波仿真结果 | 第51-52页 |
| ·随机波仿真结果 | 第52-53页 |
| ·本章小结 | 第53-54页 |
| 第三章 集矿机入静水研究 | 第54-84页 |
| ·二维物体入水砰击理论 | 第54-59页 |
| ·楔形体入水理论 | 第54-56页 |
| ·平底物体入水理论 | 第56-59页 |
| ·集矿机匀速入静水研究 | 第59-71页 |
| ·时间步长和网格划分粗细的影响及仿真参数的选择 | 第60-61页 |
| ·入水时集矿机底部最大压力计算 | 第61-66页 |
| ·砰击过程与压力分布 | 第66-69页 |
| ·流场内最大速度 | 第69-70页 |
| ·砰击持续时间 | 第70-71页 |
| ·砰击压力与砰击持续时间的关系 | 第71页 |
| ·集矿机以自由落体运动入静水研究 | 第71-82页 |
| ·自由落体砰击算例及参数定义 | 第72-74页 |
| ·集矿机自由落水入水砰击理论分析 | 第74-75页 |
| ·集矿机自由落水关键参数研究 | 第75-82页 |
| ·本章小结 | 第82-84页 |
| 第四章 集矿机在波浪影响下的入水研究 | 第84-100页 |
| ·集矿机在波浪影响下入水砰击流场模型 | 第85-86页 |
| ·波浪理论基础 | 第86-87页 |
| ·集矿机-波浪相互作用 | 第87-99页 |
| ·集矿机-波浪相互作用研究的流场模型与网格划分 | 第88-89页 |
| ·集矿机与波浪相互作用(Case 1) | 第89-91页 |
| ·集矿机在波浪影响下入水(Case 4) | 第91-99页 |
| ·本章小结 | 第99-100页 |
| 第五章 深海采矿系统各主要部件水动力系数研究 | 第100-116页 |
| ·附加质量相关理论 | 第100-104页 |
| ·无界流中运动物体所受的水动力(矩) | 第101页 |
| ·附加质量的流体力学概念 | 第101-103页 |
| ·附加质量及附加质量系数的性质 | 第103-104页 |
| ·附加质量的计算 | 第104-108页 |
| ·面元法计算附加质量的方法 | 第104-107页 |
| ·FLUENT仿真方法 | 第107-108页 |
| ·附加质量计算方法的算例验证与网格选择 | 第108-111页 |
| ·面元法的算例验证 | 第108-109页 |
| ·FLUENT仿真方法的算例验证 | 第109-111页 |
| ·深海采矿系统主要部件附加质量系数计算 | 第111-115页 |
| ·集矿机附加质量系数计算 | 第111-114页 |
| ·中间仓附加质量系数计算 | 第114-115页 |
| ·本章小结 | 第115-116页 |
| 第六章 深海采矿系统布放过程仿真研究 | 第116-128页 |
| ·采矿系统布放分析 | 第117-120页 |
| ·海洋环境的影响 | 第117-118页 |
| ·采矿船运动分析 | 第118-119页 |
| ·布放中的采矿系统稳态运动模型 | 第119-120页 |
| ·计算结果及分析 | 第120-126页 |
| ·海况对布放载荷的影响 | 第120-124页 |
| ·布放速度的影响 | 第124-125页 |
| ·附加质量的影响 | 第125-126页 |
| ·本章小结 | 第126-128页 |
| 第七章 物体垂直入静水实验研究 | 第128-142页 |
| ·实验目的 | 第128页 |
| ·实验原理 | 第128-129页 |
| ·实验装置 | 第129-135页 |
| ·驱动运动装置 | 第130-131页 |
| ·实验水池 | 第131页 |
| ·实验物体 | 第131-132页 |
| ·测力传感器与信号放大器 | 第132-134页 |
| ·数据采集系统 | 第134-135页 |
| ·实验计划 | 第135页 |
| ·实验结果与讨论 | 第135-141页 |
| ·针对实验物体的仿真研究 | 第135-137页 |
| ·入水砰击实验结果 | 第137-140页 |
| ·结果对比与讨论 | 第140-141页 |
| ·本章小结 | 第141-142页 |
| 第八章 结论与展望 | 第142-145页 |
| ·全文结论 | 第142-143页 |
| ·工作展望 | 第143-145页 |
| 参考文献 | 第145-154页 |
| 致谢 | 第154-155页 |
| 攻读学位期间主要研究成果 | 第155页 |
