發(fā)布時(shí)間：2021-05-26 09:48

　　海底沉積物采樣是海洋環(huán)境與資源調(diào)查的基本手段之一,采樣的可靠性在很大程度上依賴于采集樣品的保真度,這對(duì)海底采樣設(shè)備提出了很高的性能要求。針對(duì)目前國內(nèi)外海底沉積物采樣器存在的不足之處,本文提出了一種海底沉積物原位保真采樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,并利用ANSYS和FLUENT工程分析軟件,對(duì)采樣系統(tǒng)的貫入采樣特性、海流沖刷作用下保溫保壓性能和水動(dòng)力性能進(jìn)行了深入研究,獲得了一系列海底沉積物采樣系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù),對(duì)高性能海底沉積物保真采樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有重要的參考價(jià)值。本文的具體研究內(nèi)容如下:1.基于對(duì)海底沉積物工程地質(zhì)特性的了解,依據(jù)球形孔擴(kuò)張理論,建立了采樣器貫入采樣力學(xué)模型,分析了采樣過程中影響采集樣品狀態(tài)的因素,推導(dǎo)了采樣器貫入深度及阻力計(jì)算公式,為高保真采樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。2.依據(jù)能量守恒和瞬態(tài)換熱理論,采用ANSYS10.0軟件,構(gòu)建了采樣器保真裝置保溫效果的有限元模型,并進(jìn)行了溫度場的數(shù)值計(jì)算,揭示了采樣器保真機(jī)構(gòu)和樣品的溫度分布情況,據(jù)此得出了三種能滿足保溫指標(biāo)的樣品筒保溫方法;在仿真和實(shí)驗(yàn)分析保溫效果影響因素的基礎(chǔ)上,優(yōu)化分析了樣品筒保溫層的相關(guān)參數(shù),給出了滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的保... 

【文章來源】：中國海洋大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景與研究意義
    1.2 海底沉積物采樣器的研究現(xiàn)狀及存在問題
        1.2.1 海底沉積物采樣器國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 存在問題小結(jié)
    1.3 主要研究內(nèi)容
2 海底保真采樣器貫入特性研究
    2.1 海底沉積物的力學(xué)、物理性質(zhì)
        2.1.1 海底沉積物的分類
        2.1.2 海底表層沉積物特性
        2.1.3 海底淺層沉積物的特性
    2.2 海底沉積物貫入特性機(jī)理研究
        2.2.1 貫入采樣過程產(chǎn)生“樁效應(yīng)”的機(jī)理分析
        2.2.2 重力沖擊式采樣器配重的確定
        2.2.3 采樣器自由拋落高度的確定
        2.2.4 采樣傾斜角的確定
        2.2.5 采樣器拋落末速度的確定
    2.3 貫入采樣特性模型研究
    2.4 采樣器刀頭設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
    2.5 本章小結(jié)
3 海底沉積物保真采樣器結(jié)構(gòu)系統(tǒng)研究
    3.1 采樣器對(duì)壓力和溫度的要求分析
    3.2 海底采樣器的設(shè)計(jì)指標(biāo)與作業(yè)環(huán)境
    3.3 海底采樣器結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)和工作原理
        3.3.1 海底采樣器的功能分析
        3.3.2 海底采樣器結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)
        3.3.3 采樣器工作原理
    3.4 采樣器保真采樣關(guān)鍵技術(shù)
        3.4.1 基于行程觸發(fā)原理的樣品轉(zhuǎn)移技術(shù)
        3.4.2 保真取樣分用技術(shù)
        3.4.3 自動(dòng)密封技術(shù)
        3.4.4 貫入采樣過程的防傾斜技術(shù)
        3.4.5 去污清理技術(shù)
        3.4.6 纜繩匹配
    3.5 本章小結(jié)
4 海底保真采樣器保溫保壓性能分析
    4.1 有限元理論與方法
    4.2 采樣器保溫性能分析
        4.2.1 熱傳導(dǎo)方程和單值性條件
        4.2.2 有限元保溫模型
        4.2.3 采樣器保溫方法
        4.2.4 計(jì)算結(jié)果及分析
        4.2.5 采樣器保溫性能測(cè)試與仿真對(duì)比
    4.3 采樣器保壓性能分析
        4.3.1 保真結(jié)構(gòu)變形量
        4.3.2 樣品筒的數(shù)學(xué)模型
    4.4 本章小結(jié)
5 采樣器流場數(shù)值模擬的基本理論
    5.1 基本控制方程
        5.1.1 粘性流體基本方程
        5.1.2 本構(gòu)方程
        5.1.3 納維-斯托克斯方程
        5.1.4 雷諾平均N-S方程(RANS方程)
    5.2 數(shù)值離散方法
        5.2.1 有限體積法
        5.2.2 方程離散格式
    5.3 流場計(jì)算方法
        5.3.1 計(jì)算網(wǎng)格
        5.3.2 SIMPLE算法
    5.4 湍流模型
        5.4.1 標(biāo)準(zhǔn)κ-ε模型
        5.4.2 RNG κ-ε模型
        5.4.3 Realizable κ-ε模型
    5.5 邊界條件與初始條件
        5.5.1 邊界條件
        5.5.2 初始條件
    5.6 本章小結(jié)
6 海底沉積物采樣器的水動(dòng)力性能研究
    6.1 物體繞流阻力計(jì)算實(shí)例
        6.1.1 圓柱繞流
        6.1.2 計(jì)算模型
        6.1.3 計(jì)算結(jié)果及分析
    6.2 網(wǎng)格模型和網(wǎng)格尺寸對(duì)采樣器的阻力影響
        6.2.1 計(jì)算域與數(shù)值方法
        6.2.2 計(jì)算結(jié)果及分析
    6.3 不同雷諾數(shù)下采樣器水動(dòng)力分析
        6.3.1 計(jì)算條件
        6.3.2 計(jì)算結(jié)果及分析
    6.4 不同攻角下采樣器水動(dòng)力性能分析
        6.4.1 計(jì)算模型
        6.4.2 計(jì)算結(jié)果及分析
    6.5 不同采樣地質(zhì)狀態(tài)對(duì)采樣器的阻力影響
        6.5.1 牛頓流體和非牛頓流體
        6.5.2 計(jì)算模型
        6.5.3 計(jì)算結(jié)果分析
    6.6 本章小結(jié)
7 全文總結(jié)和展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡歷
發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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