内外流共同作用下输流软管力学特性研究

来源：水资源与水工程学报杂志2018年第3期北京时间：

作者：李艳，成赟，郭轶可，刘少军

单位：1.中南大学机电工程学院,2.深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室

摘要：深海扬矿系统周围海流和内部提升矿浆的流动会对输流软管产生流-固耦合作用力，建立包括输流软管、内部矿浆和外部海流在内的三维流-固耦合模型，分析在内、外部流体共同作用下输流软管的空间变形及软管中的应力分布。研究表明：输流软管的最大横向位移随着内流速度和密度的增大而减小；最大主应力随着内流速度的增大，先减小后增大，随着内流密度的增大而增大；输流软管的最大横向位移和最大主应力随着外流速度的增大而增大。为了保证输流软管在工作中有着相对稳定的构型，确保深海采矿系统能够安全高效地运行，输流软管中内流速度和密度都应保持在合理的变化范围，并且输流软管更适合在海流速度低于0.3 m/s的海洋环境中工作。

关键词：输流软管,流-固耦合,空间变形,应力分布,内外流共同作用,深海扬矿系统

基金资助：国家自然科学基金项目(51674286)； 国家重点研发计划项目（2016YFC0304101）； 湖南省科技重大专项(2014FJ1002)