發(fā)布時間：2021-01-08 00:47

　　隨著陸地資源的枯竭，人們把對能源需求的目光投向了海底。由于海底壓力的變化、工作環(huán)境的復(fù)雜多變使得當(dāng)人們對煤、石油、金屬結(jié)核礦物等礦產(chǎn)資源進(jìn)行開采時，運(yùn)用傳統(tǒng)的開采方法具有很大的局限性。因此，研究一種安全、高效率、無污染的海底能源開采技術(shù)是一件迫在眉睫的任務(wù)。由于水射流開采技術(shù)具有無污染、無熱反應(yīng)區(qū)、反作用小、鉆孔效率高等優(yōu)點(diǎn)，如今已被應(yīng)用到海洋工程。目前淹沒水射流的破巖機(jī)理尚不清晰，且影響因素眾多，加上巖石材料的透明性差，人們很難觀察和捕捉到水射流沖擊巖石時巖石內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變及其他相關(guān)信息，因此深入研究淹沒水射流的破巖效率及機(jī)理顯得尤為重要。本文采取數(shù)值模擬與理論分析相結(jié)合的方法研究水射流參數(shù)對破巖效率的影響及巖石在水射流沖擊下其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變形狀況，得到了以下有益的結(jié)論：（1）運(yùn)用非線性動力有限元法，采用罰函數(shù)耦合方式實(shí)現(xiàn)射流與巖石的耦合，從而建立了淹沒條件水射流破巖的數(shù)值計算模型。（2）隨著射流速度的增加，沖蝕深度隨之迅速增加，但對沖蝕孔徑影響較小。當(dāng)射流速度大于500m/s時，沖蝕深度不再隨射流速度增加而顯著增加，而是逐漸趨于穩(wěn)定。因此，從最佳經(jīng)濟(jì)效益考慮，500m/s的破巖速度最佳... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 課題研究意義
    1.2 淹沒水射流概述
        1.2.1 水射流技術(shù)的發(fā)展及其特點(diǎn)
        1.2.2 淹沒水射流結(jié)構(gòu)特性
        1.2.3 淹沒水射流分類
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)水射流研究現(xiàn)狀
    1.4 影響淹沒水射流破巖效率的因素
    1.5 本文的主要研究內(nèi)容
2 淹沒水射流破巖理論及流固耦合分析
    2.1 流體的基本特性
    2.2 巖石破壞理論及本構(gòu)模型
        2.2.1 巖石的基本性質(zhì)
        2.2.2 水射流作用下的巖石破壞理論
        2.2.3 巖石本構(gòu)模型分析
    2.3 淹沒水射流破巖流固耦合分析
    2.4 本章小結(jié)
3 淹沒水射流破巖數(shù)值計算模型
    3.1 淹沒水射流破巖數(shù)值計算方法
    3.2 淹沒射流破巖數(shù)值模型
        3.2.1 幾何模型
        3.2.2 網(wǎng)格劃分
        3.2.3 邊界條件設(shè)定
        3.2.4 力學(xué)模型
        3.2.5 模型的材料參數(shù)
    3.3 本章小結(jié)
4 淹沒水射流破巖數(shù)值模擬
    4.1 不同射流參數(shù)下淹沒射流破巖效率數(shù)值模擬
        4.1.1 不同射流速度下淹沒射流對巖石的破碎效率數(shù)值模擬
        4.1.2 不同靶距下淹沒射流對巖石的破碎效率數(shù)值模擬
        4.1.3 不同射流直徑的淹沒射流對巖石的破碎效率數(shù)值模擬
        4.1.4 不同靶距下的最低破巖速度數(shù)值模擬
    4.2 射流沖擊下巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)變形數(shù)值模擬
        4.2.1 淹沒條件下射流直徑改變對巖石內(nèi)部變形影響數(shù)值模擬
        4.2.2 淹沒條件下射流速度改變對巖石內(nèi)部變形影響數(shù)值模擬
        4.2.3 淹沒條件下巖石在射流沖蝕下沿軸向及徑向的變形規(guī)律
    4.3 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]淹沒磨料射流效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究[J]. 向文英,盧義玉,李曉紅,馮欣艷.  中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2009(06)
[2]高壓水射流技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J]. 楊志,陳世明,張毅軍,李滿.  機(jī)械管理開發(fā). 2009(05)
[3]單個磨料顆粒沖擊巖石過程的數(shù)值模擬研究[J]. 王明波,王瑞和,陳煒卿.  石油鉆探技術(shù). 2009(05)
[4]基于淹沒環(huán)境的超高壓后混合磨料水射流切割試驗(yàn)研究[J]. 王宗龍,胡壽根,姚文龍,楊升.  流體機(jī)械. 2009(03)
[5]淹沒磨料射流的空泡運(yùn)動分析[J]. 盧義玉,向文英,李曉紅.  應(yīng)用力學(xué)學(xué)報. 2009(01)
[6]淹沒條件下超高壓磨料水射流切割巖石的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 王宗龍,胡壽根,姚文龍.  水動力學(xué)研究與進(jìn)展A輯. 2009(02)
[7]脈沖水射流破巖的數(shù)值模擬與分析[J]. 白志華,曹林衛(wèi).  重慶工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版). 2009(02)
[8]基于Ansys的固液兩相射流噴嘴外流場數(shù)值模擬研究[J]. 崔俊奎,李國威,武春曉.  煤炭工程. 2008(07)
[9]淹沒條件下超高壓水射流破巖影響因素與機(jī)制分析[J]. 廖華林,李根生,牛繼磊.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2008(06)
[10]高壓水射流的發(fā)展與應(yīng)用[J]. 莊靜偉,王強(qiáng),史亮,杜峰峰.  木材加工機(jī)械. 2007(04)

博士論文
[1]高壓水射流鉆孔破煤機(jī)理研究[D]. 梁運(yùn)培.山東科技大學(xué) 2007
[2]多股多層水平淹沒射流的消能研究[D]. 李艷玲.四川大學(xué) 2004

碩士論文
[1]水射流對鈷結(jié)殼的破碎研究[D]. 周玉軍.中南大學(xué) 2010



本文編號：2963571