基于有限元分析的深海热液保真采样器保温方案设计

深海热液保真采样器要求在总体质量不大于 2 0kg的条件下 ,用被动保温的方法 ,将 5 0 0ml、3 0 0℃的热液保温6h后 ,至少有 10 0℃剩余温度 ,由于采样筒内外温差非常大 ,因此保温非常困难。采用ANSYS8.0建立了深海热液保真采样器样机的温度有限元模型 ,用 6个不同环境的实验验证其可信度 ,在此基础上提出了 2种预热方案 ,并以保温层的厚度与导热系数作为可变参数对它们分析 。

基于有限元分析的深海热液保真采样器结构优化设计

求将传统的数值设计方法与有限元方法、优化设计技术相结合,完成了深海热液保真采样器结构优化设计。先采用传统的数值设计方法验证有限元模型的有效性,再利用该有限元模型在ANSYS9.0上完成采样筒结构的优化设计,得到优化结果,最后用数值计算方法验证最优设计的可靠性,得到可用于工程的设计参数。

深海热液保真采样器流场的数值模拟

文章采用标准κEpsilon模型对采样器吸满热液后继续依靠热液的冲力冲刷内筒体进行预热时的流场进行了计算机数值模拟,运用有限元分析软件,分别对入口扩口形状、进出口毛细管的内径、预热出口的位置3个因素对预热过程中的内流场的影响进行了模拟,结果表明,进口的形状以不用外加扩口装置为最优;毛细管的内径取1.5mm为最佳;预热出口的位置对内流场的影响极小,但从工艺和装配角度考虑,同端进出方案为最优。

深海热液保真采样器采样时的流速控制研究

该文采用离散法与理论计算相结合的方法研究了深海热液保真采样器在采样时的流量时间特性,得到节流口内径d节、节流流道长度L节与采样时间之间的关系。结果表明,当节流内径d节取0.025mm、节流流道长度L节取5mm时采样时间控制在15s左右。