ROV 型深海采矿扬矿系统的动力学分析深海矿产资源开发技术的的进展对经济社会进展和国家资源安全保障具有重要作用。鉴于目前在研的深海采矿系统存在的技术难点,提出了一种新型的ROV 型深海采矿系统。论文主要以 1000m ROV 型深海采矿海试系统为讨论对象,利用有限元方法和 ANSYS Workbench 软件,综合考虑扬矿系统(提升硬管和输送软管)所承受的各种复杂载荷(如重力、浮力、波浪力、海流力等)进行了流固耦合效应的分析,讨论了不同因素(如内流速度、内流密度、外流速度等)对提升硬管以及输送软管所产生的不同影响。论文的主要讨论内容如下:(1)讨论确定1000m ROV 型深海采矿的总体结构以及扬矿系统各个部件的参数和深海作业时的环境参数。(2)讨论确定扬矿系统所受的外载荷,应用 Morison 方程计算采矿系统扬矿管线所受到的波浪力以及海流力,并对扬矿系统的各个部件进行了详细的受力分析。(3)根据流固耦合原理以及运用 ANSYS Workbench 解决单向和双向流固耦合的分析流程,建立了关于提升硬管和内部流体、外部海流的不同三维流固耦合有限元模型,进行了流固耦合分析。并得到了不同海况,内流密度、内流速度,外流速度以及拖航速度等因素对提升硬管的顶端最大应力以及最大横向偏移所产生的不同影响。(4)推导输送软管与内部流体以及外部海流作用下的流固耦合动力学方程,建立关于输送软管与内部流体、外部海流的不同三维流固耦合有限元模型,进行流固耦合的分析,并得到内流速度,内流密度以及外流速度等因素对输送软管的最大主应力、最大侧向位移与最大横向位移所产生的不同影响。
