深海采矿立管在波流载荷下的弯矩响应分析

采矿立管是深海采矿系统的重要组成部分,立管的弯矩分析是确保立管正常使用的重要指标。立管所处海洋环境复杂,且立管底部的自由边界条件使得立管弯矩特性难以分析。本文基于波浪理论,使用Abaqus有限元软件建立海洋采矿立管的模型,运用Abaqus中的AQUA海洋工程模块,考虑立管在轴向力、自重、浮力、波浪载荷、海流载荷及模拟海上平台水平和升沉运动共同作用下,对采矿立管进行弯矩分析,计算了提升泵不同安装位置、不同中继仓重量变化对弯矩的影响,结果表明:提升泵会增大安装位置的弯矩幅度,且安装在不同位置对立管弯矩会产生叠加影响;中继仓重量的增加提高了立管整体稳定性,但会使提升泵处弯矩波动产生向中部延伸的不利影响。

深海采矿水下巡检ROV水动力特性分析

为了高效稳定开采深海矿物资源,需要对深海采矿系统水下作业进行监测、维护。按照实际应用需要,自主研制了一款辅助海底多金属结核开采的水下巡检机器人(Remotely Operated Vehicle,ROV)。本文基于计算流体动力学方法,研究了ROV在进退和升沉两种主要运动模式下的阻力、表面压强及流场流线特点,同时采用滑移网格方法对螺旋桨仿真,分析了螺旋桨转动对ROV水动力性能的影响。结果表明:ROV在前进和下潜时具有较好的水动力性能,螺旋桨转动对ROV腔体内部流场及尾流区域产生梳流导流作用,减小了ROV负压区及航行阻力,后退和上升时螺旋桨转动则加剧内部流场紊乱,恶化了ROV水动力性能。