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| 1 | 深海矿物资源开发系统关键力学问题及技术挑战显示文摘海底矿产资源丰富,但环境复杂恶劣,对深海矿物资源开发系统构成极大的危害。本文简述了国内外深海矿物资源开采系统的发展进程及几种典型的深海资源开采系统,基于复杂多变的海况,提出了深海矿物资源开采系统所涉及到的关键力学问题及技术挑战,从矿物资源开采系统的总体设计及集成控制、采矿车采集动态性能控制、立管输送系统动态特性、环境监测与评价等主要关键部分概括了目前采矿系统所面临的技术挑战。 | 沈义俊 陈敏芳 杜燕连 李萌 | 2022 | 力学与实践2022，44，5： | 5 |
| 2 | 深海采矿车布放回收中脐带缆轴向张力响应特性研究显示文摘在深海采矿车布放回收中,准确预报脐带缆在底部自由悬垂边界条件和顶部波浪载荷随机激励等共同影响下的动力响应是关键点之一。基于三维势流理论与集中质量法,结合水面支持船运动和海流联合激励,对深海布放回收中脐带缆的顶端张力等力学特性进行研究。结果表明:在布放回收过程中,轴向张力在结构载荷中占主要成分;由波浪引起的轴向张力极值与均值差距最大可达到54%;轴向张力的频谱存在双谱峰,分别为0.14 Hz的主峰和0.10 Hz的次峰;当浪向角为180°时,轴向张力处于峰谷。 | 杨祥云 吕海宁 杨建民 孙鹏飞 | 2023 | 海洋工程2023，41，5： | 1 |
| 3 | 基于竖轴漩涡水动力特性的海底矿粒采集方法试验研究显示文摘随着新能源等新兴产业的高速发展,金属矿产资源需求激增,国内外争相发展深海采矿技术。基于竖轴漩涡的水动力特性,设计了一种带有4个切向射流喷嘴的吸盘式水力集矿装置,提出应用切向射流在集矿装置内诱导生成竖轴漩涡的新集矿方法。开展水力集矿模型试验,研究竖轴漩涡集矿流场流速分布特征;分析低、中、高3种旋流度流态下,集矿流量对矿粒运动轨迹和采集率的影响。结果表明:矿粒起动轨迹随着旋流度的增加,逐渐从混乱无序转向明显的圆周运动;在特定集矿流态下,矿粒采集率随集矿流量的增加不断提高;当矿粒采集率超过90%时,集矿流量需求随着旋流度的增加而减小。通过采矿车原理样机水池测试,初步验证了集矿装置的集矿性能,可为集矿装备的设计研发与论证提供借鉴。 | 刘孜涵 赵国成 肖龙飞 | 2023 | 海洋工程2023，41，5： | 0 |
| 4 | 履带式微型海底钻机行驶动力学建模与分析显示文摘概述了履带式微型海底钻机组成结构及其作业过程;应用仿真软件Recurdyn建立了履带式微型海底钻机多体动力学模型;开展了底质土力学特性试验研究,构建了深海底质力学模型;进行了履带式微型海底钻机深海底行驶过程动力学仿真。结果表明,在深海沉积物底质条件下,履带式微型海底钻机在行驶过程中存在轻微打滑现象和一定的沉陷量与仰角;深海底质(特别是稀软底质)力学性能显著影响履带式微型海底钻机动态特性;在钻机低速行驶时行驶速度对履带式微型海底钻机动态特性影响较大。 | 李嘉豪 金永平 刘德顺 万步炎 | 2023 | 矿冶工程2023，43，5： | 0 |
| 5 | 深海多金属结核采矿车与底质相互作用机制及其环境影响研究进展显示文摘深海蕴藏有丰富的固体矿产资源,对其合理开发利用可满足我国新能源、高新技术产业发展对战略性金属资源的需求,是保障我国经济高质量发展的具体举措.本文首先回顾了国内外深海采矿系统的发展历程,然后针对当前最具商业前景的深海履带式采矿车系统,分别围绕深海稀软底质土-动态装备耦合作用、深海稀软底质的射流侵蚀机制和深海多金属采矿环境效应这3个方面展开综述,分析了当前深海履带式采矿车系统所涉及的关键力学问题和研究进展,提出如下发展建议:亟需进一步完善动态牵引力模型,结合深海稀软底质力学特性,建立采矿车牵引性能与行驶稳定性分析方法;厘清射流参数对结核的起动、内外流场以及对稀软底质的侵蚀作用;明晰深海采矿沉积物羽流生成和发展机制,评估羽流的环境影响效应,并研发羽流监测与抑制方法. | 陈旭光 栾鲁宝 张宁 沙飞 刘金忠 | 2023 | 中国矿业大学学报2023，52，6： | 0 |
| 6 | 深海多金属结核水力集矿头流场结构数值模拟研究显示文摘深海蕴藏着丰富的多金属结核资源,受海水深度等限制,结核采集目前仍存在巨大挑战。水力式采矿具有结构简单、可靠性高的优势,是目前最具发展前景的采集方式之一。水力式采矿通过水流动力进行结核采集,喷射形成的复杂流场结构直接影响海床上结核颗粒剥离、起动、采集效率和海洋环境扰动强度,采集器离地高度、喷嘴射流角度和速度等具有较大优化空间。基于计算流体力学数值模拟研究了集矿头附近三维水流结构,分析了喷嘴射流速度和结核粒径对局部流场、床面剪切力以及结核采集能效的影响。结果表明:集矿头周围流场存在典型分区结构,包括淹没射流区、冲击区、壁面射流区、汇合区和上升区;随着喷射流速增大,最大床面剪切力近似线性增长,结核有效起动面积指数增长;随着结核粒径增大,有效起动面积减小,结核采集能效降低;综合考虑结核采集强度和采集能效,建议采集器喷射流速取8~9 m/s。 | 刘杰 许栋 及春宁 夏建新 冉启华 | 2023 | 海洋工程2023，41，3： | 0 |
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