海水蘊含著豐富的信息。分析研究水樣物理、化學特性,對探尋深海礦物資源、了解海洋微生物特性、認識地球內(nèi)部自然規(guī)律等有著重要意義。市面上,現(xiàn)有深海保壓采樣器普遍存在樣品污染問題,且至今仍罕見針對萬米深海的保壓采樣裝置。本文針對此問題提出了一種可用于萬米深海的新型保壓防污物采樣筒體結(jié)構(gòu),并對其關(guān)鍵技術(shù)展開了研究,主要內(nèi)容如下:調(diào)研了國內(nèi)外先進深海采樣器的采樣原理及結(jié)構(gòu)特點,整理分析了現(xiàn)有深海采樣器存在的樣品防污物機構(gòu)、超高壓密封形式、樣品保壓方案、整體緊湊結(jié)構(gòu)等設(shè)計技術(shù)難點,為新型采樣裝置設(shè)計提供了技術(shù)背景。針對樣品污染問題,提出了一種帶污水收集功能的新型筒體結(jié)構(gòu),利用帶截面差的活塞將筒體分隔出樣品腔、污水腔、蓄能腔,最后對新型采樣器各部分組成、安裝、工作原理進行了詳細闡述。針對采樣器端部關(guān)鍵密封部位在不同海深工況下的密封可靠性問題,選用了加強型組合式直角密封圈,并基于ANSYS有限元軟件進行了非線性仿真,通過對密封圈接觸狀況的分析,發(fā)現(xiàn)擋圈與端部配合面的接觸情況是密封成功與否的關(guān)鍵點,并通過擋圈接觸壓力的計算驗證了所選組合式端部直角密封圈在各海深下的密封可靠性,為后續(xù)機構(gòu)設(shè)計提供了參考。針... 

【文章來源】：浙江大學浙江省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外相關(guān)研究進展
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 研究難點
    1.4 本文研究內(nèi)容
    1.5 本章小結(jié)
2 深海保壓采樣器系統(tǒng)整體方案
    2.1 引言
    2.2 采樣器設(shè)計指標與作業(yè)環(huán)境
    2.3 采樣器系統(tǒng)分析與設(shè)計
        2.3.1 采樣器系統(tǒng)的功能分析
        2.3.2 采樣器關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計
    2.4 采樣器系統(tǒng)方案說明
        2.4.1 采樣器系統(tǒng)安裝流程
        2.4.2 采樣器系統(tǒng)取樣過程
    2.5 本章小結(jié)
3 密封圈可靠性建模與分析
    3.1 引言
    3.2 接觸問題概述
    3.3 接觸分析步驟
    3.4 基于ANSYS的有限元仿真
        3.4.1 密封圈類型及材料模型確定
        3.4.2 密封圈和溝槽尺寸
        3.4.3 加強型組合直角密封圈有限元模型建立
        3.4.4 密封圈過盈安裝
        3.4.5 流體壓力加載
        3.4.6 網(wǎng)格無關(guān)性驗證
    3.5 仿真結(jié)果分析
        3.5.1 應力分析
        3.5.2 密封環(huán)接觸壓力分析
    3.6 小結(jié)
4 新型采樣器采樣原理可行性及保壓性能分析
    4.1 引言
    4.2 新型采樣器采樣原理可行性分析
        4.2.1 采樣器初始長度確定
        4.2.2 蓄能腔氣腔初始有效預充體積的計算
        4.2.3 蓄能氣腔預充壓力限制條件分析
    4.3 樣品終態(tài)壓降模型
        4.3.1 高壓海水狀態(tài)方程
        4.3.2 終態(tài)水體及氣體體積計算
        4.3.3 終態(tài)筒體容積計算
        4.3.4 終態(tài)樣品壓力方程
    4.4 結(jié)果分析
        4.4.1 目標海深壓降結(jié)果
        4.4.2 預充壓力與采樣體積、終態(tài)壓力的關(guān)系
    4.5 小結(jié)
5 深海保壓采樣器結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化
    5.1 引言
    5.2 裝置結(jié)構(gòu)材料選擇
    5.3 采樣器關(guān)鍵結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計
        5.3.1 筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計
        5.3.2 筒體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計
        5.3.3 螺紋套筒結(jié)構(gòu)設(shè)計與尺度計算
        5.3.4 變截面活塞桿及其配件結(jié)構(gòu)設(shè)計
    5.4 筒體連接機構(gòu)ANSYS有限元分析與優(yōu)化
        5.4.1 深海采樣器新型連接機構(gòu)整體有限元分析
        5.4.2 結(jié)果分析
        5.4.3 參數(shù)優(yōu)化
    5.5 小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 本文創(chuàng)新點
    6.3 展望
參考文獻
作者簡歷


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]Y型氣動密封圈的可靠性建模與實驗研究[D]. 迪力夏提·艾海提.清華大學 2015
[4]新型天然氣水合物保真筒保壓特性研究[D]. 安莉.浙江大學 2014
[5]基于ANSYS的O形密封圈的有限元分析[D]. 徐同江.山東大學 2012
[6]高溫高壓模擬平臺控制技術(shù)研究[D]. 張建文.浙江大學 2004
[7]圓柱殼大開孔應力分析研究[D]. 張洪偉.大連理工大學 2003



本文編號：3642674