海底矿产资源开采技术研究动态与前景分析 被引量：18

1

作者 阳宁 王英杰 《矿业装备》 2012年第1期54-57,共4页

随着世界经济的迅猛发展,人类对资源的需求与日俱增,资源的供求矛盾也日益凸显。作为不可再生的陆地金属矿资源正在走向枯竭,人们逐渐把目光投向了海底矿产资源。海底蕴藏着极为丰富的矿产资源,如多金属结核、富钴结壳和热液硫化物等,... 随着世界经济的迅猛发展,人类对资源的需求与日俱增,资源的供求矛盾也日益凸显。作为不可再生的陆地金属矿资源正在走向枯竭,人们逐渐把目光投向了海底矿产资源。海底蕴藏着极为丰富的矿产资源,如多金属结核、富钴结壳和热液硫化物等,它们是人类可持续发展的资源宝藏。然而,目前人类对海洋资源的开发利用程度非常低,除石油、天然气的海上开采约占1/4份额外,对海底金属矿产资源的开发几乎为零。 展开更多

关键词 多金属结核开采 富钴结壳 海底矿产资源 技术研究 开采技术 金属矿产资源 海底热液硫化物 海洋资源 深海采矿 深海多金属结核

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两相流水力输送试验系统的设计及关键技术研究

2

作者 王英杰 阳宁 金星 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期22-25,共4页

为了掌握粒状物料管道输送规律,设计建造了两相流水力输送试验系统,实践证明,该系统操作简便,自动化程度高,测量数据准确可靠,可模拟长距离输送管道的运行工况,对于理论研究和工程应用都具有较大意义。

关键词 两相流 管道输送 水力输送 试验系统

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垂直管道颗粒及颗粒群沉降运动规律研究 被引量：17

3

作者 陈光国 阳宁 +2 位作者 唐达生 金星 肖红 《泥沙研究》 CSCD 北大核心 2010年第4期16-21,共6页

沉降运动是固液两相流基础的相对运动形式。垂直管道水力输送紧急停泵状态下,颗粒群体沉降很容易造成管道堵塞。本文进行了单颗粒、均匀颗粒和非均匀颗粒群体三种沉降试验,分析了浓度、级配、粒径、边界条件等因素对颗粒及颗粒群沉降速... 沉降运动是固液两相流基础的相对运动形式。垂直管道水力输送紧急停泵状态下,颗粒群体沉降很容易造成管道堵塞。本文进行了单颗粒、均匀颗粒和非均匀颗粒群体三种沉降试验,分析了浓度、级配、粒径、边界条件等因素对颗粒及颗粒群沉降速度的影响,对粗颗粒在管道中的沉降运动规律进行了探索。 展开更多

关键词 垂直管道 固液两相流 群体沉速 边界条件

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水力提升颗粒及颗粒群浮游运动规律研究 被引量：8

4

作者 陈光国 阳宁 +2 位作者 唐达生 金星 肖红 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期9-13,共5页

在高30 m、管径200 mm的室内扬矿系统中,进行了单颗粒、均匀颗粒和非均匀颗粒的浮游试验,观察了颗粒及颗粒群体在垂直管道中的运动状态,分析了颗粒的粒径、管壁边界条件、浓度和级配等因素对浮游速度的影响,得出了单颗粒和均匀颗粒在垂... 在高30 m、管径200 mm的室内扬矿系统中,进行了单颗粒、均匀颗粒和非均匀颗粒的浮游试验,观察了颗粒及颗粒群体在垂直管道中的运动状态,分析了颗粒的粒径、管壁边界条件、浓度和级配等因素对浮游速度的影响,得出了单颗粒和均匀颗粒在垂直管中的浮游速度经验公式。 展开更多

关键词 水力提升 固液两相流 浮游运动 边界条件

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管道气力提升系统运行性能研究 被引量：5

5

作者 陈光国 阳宁 +1 位作者 唐达生 金星 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期24-28,共5页

为分析提升系统运行性能的影响因素,采用高30 m,管径100 mm的提升管模拟系统进行了试验研究。通过调节浸没率、注气量和浆体输送浓度等参数进行分组测试,得出了浆体输送流量、结核提升流量、扬矿效率与注气量之间的关系曲线,总结了各参... 为分析提升系统运行性能的影响因素,采用高30 m,管径100 mm的提升管模拟系统进行了试验研究。通过调节浸没率、注气量和浆体输送浓度等参数进行分组测试,得出了浆体输送流量、结核提升流量、扬矿效率与注气量之间的关系曲线,总结了各参数变化时系统的运行规律。同时,用试验结果验证了颗粒起动临界条件计算模型的合理性。 展开更多

关键词 管道气力提升 三相流 注气量 浸没率

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深海多金属硫化物集矿罩的流场分析和参数优化 被引量：4

6

作者 刘少军 胡建华 +2 位作者 戴瑜 胡琼 吕彤 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1198-1203,共6页

在1种新的深海多金属硫化物开采设备的基础上,以双螺旋滚筒采集罩下的流体为研究对象,针对硫化物采集过程中可能形成的复杂多相流以及可能造成对周围海域生态环境污染等问题,采用Fluent的Coupled SIMPLE算法及RNG k-ε湍流模型对流场进... 在1种新的深海多金属硫化物开采设备的基础上,以双螺旋滚筒采集罩下的流体为研究对象,针对硫化物采集过程中可能形成的复杂多相流以及可能造成对周围海域生态环境污染等问题,采用Fluent的Coupled SIMPLE算法及RNG k-ε湍流模型对流场进行仿真计算和分析比较,并且对多个物理参数,如2个滚筒之间的中心距、滚筒的转速、转动方向、矿物的堆积高度、矿物的颗粒直径和抽吸速度等进行优化。研究结果表明:为了达到最优的抽吸效果,2个滚筒中心距有最优值;海水入口处的速度不是越大越好,当海水入口处速度达到2 m/s后,再增加海水速度对缩短抽吸时间的效果不明显;2个滚筒相向运动对缩短抽吸时间效果明显;减少矿物粒径对缩短抽吸时间效果不明显。 展开更多

关键词 深海多金属硫化物 固-液两相流 参数优化

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淹没磨料水射流对花岗岩的冲蚀研究 被引量：3

7

作者 侯亚康 毛桂庭 阳宁 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期18-21,共4页

为了探求水下破岩方法,并最大限度提高大口径喷嘴用于水下破岩的效果,利用磨料水射流系统,结合淹没实验装置及其横向进给机构,研究了靶距、压力、进给速度和磨料粒度等因素对花岗岩的冲蚀性能的影响。

关键词 破岩设备 高压水射流 淹没磨料水射流 花岗岩 冲蚀性能

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大颗粒在水力提升系统中运动特性的数值模拟和试验研究 被引量：1

8

作者 王英杰 阳宁 金星 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2012年第12期26-28,共3页

为掌握大颗粒在水力提升系统中的运动特性,进行了数值模拟和试验。详细分析了系统内部速度场、颗粒的颗粒轴向速度、径向速度等各种运动参数,对数值模拟结果和试验数据进行了对比分析。同时,对比研究了颗粒的沉降速度和浮游速度。结果表... 为掌握大颗粒在水力提升系统中的运动特性,进行了数值模拟和试验。详细分析了系统内部速度场、颗粒的颗粒轴向速度、径向速度等各种运动参数,对数值模拟结果和试验数据进行了对比分析。同时,对比研究了颗粒的沉降速度和浮游速度。结果表明:颗粒的轴向速度在沿管径的分布类似于抛物线分布;径向速度的绝对值都很小;颗粒的浮游速度小于其沉降速度。 展开更多

关键词 水力提升系统 数值模拟 两相流 颗粒运动 高速摄影技术

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高压水射流冲击刚壁压力分布规律研究 被引量：7

9

作者 刘智谋 毛桂庭 +1 位作者 柯熠 欧阳邓培 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期13-16,共4页

为了探讨高压纯水射流和高压磨料射流冲击刚壁时射流冲击压力的分布规律,利用建立的专用测力工作台,研究了射流方向与刚壁成90°角时冲击压力的分布规律及靶距、系统工作压力对冲击压力的影响,并对磨料射流的强化效果进行了分析。... 为了探讨高压纯水射流和高压磨料射流冲击刚壁时射流冲击压力的分布规律,利用建立的专用测力工作台,研究了射流方向与刚壁成90°角时冲击压力的分布规律及靶距、系统工作压力对冲击压力的影响,并对磨料射流的强化效果进行了分析。结果表明:射流冲击力随径向距离的增加急速降低,是一非单调递减阶梯函数,连接各阶中心冲击力值,可视其为具非单调负指数下降规律。在靶距不变的情况下,纯水射流和磨料射流,其中心(最高压力)位置的冲击压力和系统压力呈正相关。 展开更多

关键词 高压水射流 冲击力 分布规律 表面清理

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颗粒组分特性对扬矿硬管输送速度的影响 被引量：11

10

作者 周知进 刘爱军 +1 位作者 夏毅敏 唐达生 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期2692-2697,共6页

对颗粒组分特性与扬矿硬管输送速度之间规律进行研究。理论分析与试验研究结果表明:单颗粒垂直管道输送时的滑移速度即为其沉降速度,当输送水流速度继续增大到超过了沉降速度后,滑移速度逐渐减小;对于同级配的固体颗粒,输送速度随着体... 对颗粒组分特性与扬矿硬管输送速度之间规律进行研究。理论分析与试验研究结果表明:单颗粒垂直管道输送时的滑移速度即为其沉降速度,当输送水流速度继续增大到超过了沉降速度后,滑移速度逐渐减小;对于同级配的固体颗粒,输送速度随着体积分数的增大而增大,当固体颗粒体积分数达到某一值后,输送速度增大的趋势减小;颗粒级配不同对体积分数的影响是不一样的,大颗粒级配占优势时输送速度大,小颗粒级配占优势时输送速度小。 展开更多

关键词 垂直管道 颗粒级配 输送速度

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外部流体作用下管道输送流固耦合效应偏移分析 被引量：6

11

作者 周知进 阳宁 +2 位作者 王钊 袁毅 罗柏文 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第13期142-146,共5页

采用数值方法分析管道结构-外部流体相互耦合效应对管道输送过程中管道自由端偏移的影响。调查中充分考虑管道结构-流体耦合效应,流体域与结构域通过拉格朗日-欧拉公式表述。以垂直悬臂提升管道为研究对象,应用有限元软件ADINA对其外部... 采用数值方法分析管道结构-外部流体相互耦合效应对管道输送过程中管道自由端偏移的影响。调查中充分考虑管道结构-流体耦合效应,流体域与结构域通过拉格朗日-欧拉公式表述。以垂直悬臂提升管道为研究对象,应用有限元软件ADINA对其外部流体-管道结构进行流固耦合特性研究。研究结果表明:①管道上端不论是采取固接还是铰接支撑,外部流场以不同速度冲击管道时,整个管道偏移变化不明显,在同一流速下对管道偏移变化较为显著的地方集中在管道自由端,最大偏移则出现在自由端顶点处;②管道上端无论是固结还是铰接,随着管外流体速度增加,X方向最大偏移的增量总是小于Y方向最大偏移的增量;而X方向的最小偏移变化量则大于Y方向相应偏移;③同一流速冲击下,固结时Y方向的最小偏移略大于铰接时Y方向的最小偏移,且两者在外部流速为0.3 m/s时出现极大值。 展开更多

关键词 流固耦合作用 计算流体动力学 提升管道 偏移

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经典悬链线理论精确解与近似解的非线性数值计算 被引量：8

12

作者 郭小刚 金星 +2 位作者 周涛 宋晓东 邓旭辉 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期635-642,共8页

针对经典悬链线数学解中存在两个未知参数,即水平张力h和广义倾角α迄今尚未妥善解决的问题,进行了深入细致的分析。利用悬链线两点边值约束条件和不可拉伸假设,推导出求解隐含独立未知量水平张力的超越方程。引进互逆的无量纲参数求解... 针对经典悬链线数学解中存在两个未知参数,即水平张力h和广义倾角α迄今尚未妥善解决的问题,进行了深入细致的分析。利用悬链线两点边值约束条件和不可拉伸假设,推导出求解隐含独立未知量水平张力的超越方程。引进互逆的无量纲参数求解超越方程中的水平张力,使得水平张力形式上具有最简单的参数依赖关系。探讨了广义倾角β,α和θ与几何参数的相互关系,得出广义倾角α不是独立未知参数的结论。提出了水平距离趋于0和趋于极限距离的各种近似解、在真小数全局计算范围内的近似解以及这些近似解关于精确解的误差程度,其结果在工程上具有应用价值。 展开更多

关键词 经典悬链线 水平张力 精确解 近似解 误差估算

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高海水围压条件下多金属硫化物的破碎机理 被引量：5

13

作者 李艳 张亮 +1 位作者 刘少军 唐达生 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期944-951,共8页

为研究高海水围压条件下截齿在切削海底块状多金属硫化物(SMS)过程中的破碎机理,考虑海底块状硫化物高孔隙率、非线性的特点,选择Holmquist-Johnson-Cook(HJC)材料本构模型,基于Lagrangian有限单元法,利用LS-DYNA仿真软件建立截齿切削... 为研究高海水围压条件下截齿在切削海底块状多金属硫化物(SMS)过程中的破碎机理,考虑海底块状硫化物高孔隙率、非线性的特点,选择Holmquist-Johnson-Cook(HJC)材料本构模型,基于Lagrangian有限单元法,利用LS-DYNA仿真软件建立截齿切削破碎海底块状多金属硫化物的仿真模型,模拟无海水围压下和高海水围压下海底块状多金属硫化物的切削破碎过程。研究结果表明:在高海水围压作用下,海底块状多金属硫化物的强度明显提高,断裂模式主要是脆性失效向塑性失效转变;海水黏着力和高围压作用使得切屑更难从矿体基岩剥离,截齿受到的阻力明显增大。 展开更多

关键词 破碎机理 海底块状多金属硫化物 高海水围压 HJC材料模型 断裂模式

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水平悬链线中点集中力作用下的非线性分析及计算 被引量：7

14

作者 郭小刚 周涛 +1 位作者 金星 邓旭辉 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期514-520,共7页

首先,对均布力作用下悬链线理论进行了深入分析研究,推导出求解水平张力单参数和双参数形式的隐含超越方程,在算法上验证了两种方程的等价性。对于悬链线固有的广义倾角、曲率半径、约束反力和水平张力的嵌入关系等给出了具有新意的表... 首先,对均布力作用下悬链线理论进行了深入分析研究,推导出求解水平张力单参数和双参数形式的隐含超越方程,在算法上验证了两种方程的等价性。对于悬链线固有的广义倾角、曲率半径、约束反力和水平张力的嵌入关系等给出了具有新意的表达公式。然后,建立了水平悬链线在对称集中力作用下的平衡方程,对于不同垂向集中力作用下水平张力的变化情况和最大垂直距离差所在水平位置随集中力的变化等进行了非线性计算。本文在理论构建和分析方面具有创新性,在理论探索和工程应用上具有重要意义。 展开更多

关键词 悬链线 垂向集中力 水平张力 平衡方程 非线性计算

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悬链线竖向集中力作用下的构形分析和张力计算 被引量：3

15

作者 郭小刚 王刚 +2 位作者 宋晓东 邓旭辉 赵珂 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期431-438,共8页

目前,悬链线在竖向集中力和均布荷载共同作用下的构形分析和受力计算的理论仍不完善。针对这一问题,通过引入悬链线的几何约束方程、力平衡方程和超越方程,建立了竖向集中力与均布荷载共同作用下的非线性方程组。采用牛顿迭代法求解方程... 目前,悬链线在竖向集中力和均布荷载共同作用下的构形分析和受力计算的理论仍不完善。针对这一问题,通过引入悬链线的几何约束方程、力平衡方程和超越方程,建立了竖向集中力与均布荷载共同作用下的非线性方程组。采用牛顿迭代法求解方程组,得到了悬链线的构形和受力情况。为了验证理论计算的正确性,进行了算例和试验验证。结果表明,算例的计算结果与文献结论保持一致,试验测得的构形和水平张力大小与理论计算的构形和水平张力大小吻合较好。本文的理论计算可以更加简单精确地计算出悬链线在竖向集中力和均布荷载共同作用下的构形和受力情况,为实际工程提供重要的理论指导。 展开更多

关键词 竖向集中力 水平张力 构形 悬链线 同步求解 非线性方程组

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基于CFD方法的海底集矿机模型外形优化 被引量：3

16

作者 黎宙 阳宁 +1 位作者 陈宇翔 陈铭 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期1-5,共5页

为了减少深海集矿机在工作中所受到的水阻力、提高能量利用率,利用流体力学软件,通过求解RANS方程,选择realizable k-ε湍流模型,对集矿机模型在海底不同速度下行走进行了流场数值模拟,得出了模型水阻力随速度变化的一般规律。根据计算... 为了减少深海集矿机在工作中所受到的水阻力、提高能量利用率,利用流体力学软件,通过求解RANS方程,选择realizable k-ε湍流模型,对集矿机模型在海底不同速度下行走进行了流场数值模拟,得出了模型水阻力随速度变化的一般规律。根据计算结果对集矿机外形进行了优化设计,得到了几种减小水阻力的优化模型,数值计算结果表明,优化模型的外形设计能有效减小集矿机水阻力,可为今后集矿机外形设计提供参考。 展开更多

关键词 深海集矿机 深海采矿 外形优化 水阻力 CFD

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