采掘机器人滚筒式采集头载荷谱计算机模拟

从国内外深海开采锰结核的经验出发,通过分析比较钴结壳最新研究成果,提出了深海开采富钴结壳采掘机器人滚筒式采矿头的方案;通过对其切削破碎钴结壳载荷波动性的分析,建立了其载荷波动的数学模型,编制了模拟计算采集头载荷及其波动性指标的计算机程序,并对设计的深海钴结壳采集头理论模型的载荷特性进行了模拟和分析,为设计和优化深海钴结壳采掘机器人滚筒式采集头提供了设计依据.     

基于ATV的四履带采矿车工况稳定性仿真研究

本文在ATV提供的坦克模型（Tank．rood）的基础上,增加了螺旋滚筒切削头,建立了深海钴结壳采矿车的多体系统动力学模型。就水平路面、15°坡面、0．6m深沟及0．4m高垂直障碍等四种情况,在硬路面上进行了工作过程动力学仿真。通过比较分析,得出两履带和四履带两种采矿车在上述四种路面工作稳定性。     

倒伞型曝气头气液两相流场数值模拟研究

针对倒伞型曝气头曝气池中不同的叶轮设计下流场的变化问题,研究利用ANSYS CFX仿真软件的模型,模拟分析Landy7和Hubert表曝机的曝气池内气液两相的混合流场的水力学特性。结果显示,Landy7与Hubert叶轮背面所形成的最大负压分别为3 132.7 Pa和16 179.5 Pa;观察两种结构表曝机驱动液体自由表面的最大速度,Landy7可达0.623 m/s,Hubert为0.192 m/s,随着液体深度的增加该速度逐渐减小。对比分析两种结构表曝机的模拟流场的变化,Landy7对流场的影响较大。此研究初步分析了曝气头负压的抽吸特征,通过表曝头对流场的搅拌、推动作用分析为实验及设备优化提供指导,为倒伞型曝气头的改造及优化提供依据。     

摆动式单波束超声波水下微地形探测

在分析各种水下地形测量方法及其特点的基础上,提出应用互相关超声波测距方法进行水下微地形高程数据测量。通过发射信号与回波信号进行互相关运算精确捕捉回波信号的到达时刻以实现高程数据的测量。设计一种以单探头单波束超声波测距为基础的水下微地形测量系统,并分析信号处理电路和数字信号处理方法。对不同地形和不同底质的地形进行高程数据测量,对海底模拟地形进行探测与重构。研究结果表明:经过时间增益控制和滤波处理后的信号所含有的噪声和混响信号得到了抑制;应用互相关超声波测距方法得到的高程数据误差在-1~1 cm以内;生成的微地形图真实地反映了被测地形的地貌特征。     

喷水推进船模旋转叶轮流场的数值分析

为建立喷水推进船的自航试验模型,采用虚拟盘模型和重叠网格模型对装船后喷水推进器内的旋转叶轮进行数值计算,探讨了2种数值计算模型所得喷水推进船模船体的外流场及推进器流道内的轴向速度分布,并分析了喷水推进船模的流场特性.结果表明:2种模型的船体外流场计算结果基本一致,但两者的推进器内流场计算结果存在明显差别,且重叠网格模型的计算结果更接近真实叶轮状态;2种模型都能够模拟喷水推进船模内、外的流场特性,且对局部压力分布和船尾射流造成的兴波干扰效果的模拟结果均具有一致性.     

钴结壳螺旋切削采矿头截齿最大载荷的分布特性

考虑海水力的作用,建立深海钴结壳微地形的数学模型和采矿头截齿切削过程的数学模型,应用Matlab软件GUI工具编制相应的仿真程序,并通过实验验证仿真模型的正确性和仿真软件的工程有效性。在此基础上,随机生成200个典型海底地形,对采矿头截齿最大载荷的分布特性进行研究;应用置信度为0.95的柯尔莫哥洛夫-斯米尔诺夫(Kolmogorov-Smirnov)检验验证参数估计所得的正态总体与样本数据的一致性。仿真结果表明:截齿最大载荷的分布偏于正态分布;通过置信度为0.95的参数估计,得出最大载荷正态分布概率密度函数的参数μ和σ2及其置信区间;由3σ规则确定了截齿最大载荷以99.73%的概率落于区间[2.027 0 11.110 0],截齿最大载荷基本不超过11.11 kN。     

富钴结壳模拟材料的研制

富钴结壳模拟材料是研究钴结壳采集模型机的关键,将用它评估钴结壳采矿头的剥矿性能.文章简述了模拟材料研制的现状,及富钴结壳特有的微观结构形态,提出了钴结壳模拟材料制作的基本原理.     

基于模式理论的混响室概率统计模型在场线耦合分析中的应用

混响室作为一种新兴的电磁兼容测试设备具有重要的应用价值.混响室的概率统计模型是描述混响室内的场环境的有效方式.本文研究了已有的混响室的概率统计模型,应用蒙特卡洛方法模拟了基于模式理论的混响室模型,对混响室内的场线耦合问题进行了深入的研究.获得了混响室中单导体传输线终端负载响应的数值解,与已有的结果对比较为吻合,并通过对传输线与腔壁距离变化的研究,讨论了混响室内的场均匀性,这也意味着基于模式理论的概率统计模型能够更精细地描述混响室电磁环境.     

背叶片对固液两相螺旋离心泵轴向力与流场的影响

基于相对坐标系下的雷诺时均N-S方程和RNG湍流模型,采用非结构化混合网格技术和SIMPLEC算法,对带有叶轮背叶片的螺旋离心泵进行全三维数值模拟.通过改变叶轮背叶片数目和宽度设计出5种不同螺旋离心泵叶轮方案,并分别以清水和固液为介质,对各种方案下泵内流动进行全三维数值模拟,获得螺旋离心泵叶轮无背叶片和不同背叶片数目及宽度下流场及轴向力变化趋势和规律.结果表明:清水介质以及不同固相颗粒体积分数下轴向力具有几乎一致的变化规律,且轴向力大小随固相颗粒体积分数的增大而增大.背叶片对叶轮轴向力大小和方向均有影响,背叶片数目、宽度对于平衡轴向力均存在最优值且对后腔及蜗壳内部流动有较大影响.背叶片对后腔间隙及蜗壳内固相颗粒体积分数分布及压力分布影响较大.背叶片消耗一定的轴功率,其宽度变化对轴功率影响较大,数目对轴功率的影响有最优值.     

缓倾斜中厚矿体机械化采矿理论与技术

分析了缓倾斜中厚矿体开采过程中, 在地压控制和采场矿石运搬方面存在的困难, 从充分发挥无轨设备的工作效率和回采作业的安全角度出发, 提出"大盘区、小分段"的设计理念;通过数值模拟, 分析了采空区顶板形状对采场稳定性的影响, 强调了优化采空区顶板形状对控制采空区顶板稳定的重要性. 试验结果表明: 在大红山矿区的岩层条件和原岩应力作用下, 采空区的跨度不应大于20 m. 工业试验结果证明, 以上述理论为基础提出的小分段空场开采嗣后尾砂与废石混合充填采矿工艺充分发挥了无轨采掘设备的效率, 保证了采场顶板的稳定, 改善了作业人员的工作条件, 与传统的采矿工艺相比, 生产效率提高了3倍以上.     

按沉陷深度控制的深海沉积物承载力分析方法

采运设备沉陷深度和深海沉积物承载能力是大洋资源采运设备设计的重要依据.首先从研究深海沉积物物理力学性质特点及其沉陷与承载机理入手,针对深海沉积物抗剪强度随深度变化的特征,利用极限平衡理论建立了采运设备沉陷深度分析模型;其次,考虑到深海沉积物承载能力与采运设备沉陷深度的相关性,在采运设备沉陷深度分析模型研究基础上,采用按...     

深海采矿升沉补偿系统的自调整模糊控制仿真

针对深海采矿升沉补偿系统的作业过程受海洋环境和自身工作原理的影响，具有复杂性、随机性等特点，采用自调整模糊控制方法，通过可调整因子α和β自寻优，改变量化因子Ke，Kec和比例因子Ka对控制性能的影响，使升沉补偿系统具有最优的动态性能，从而实现升沉平台和扬矿管系统纵向大幅振动的最佳控制。综合运用控制软件MATLAB和虚拟样机软件ADAMS，建立升沉补偿系统的振动控制仿真模型，进行不同海况下的仿真分析。研究结果表明，应用自调整模糊控制器的升沉补偿系统能更好地抑制振动，降低振动的强度，降低幅度达75％～85％，在调整时间、控制效果及适应性等方面的性能均优于常规模糊控制器的性能，完全符合升沉补偿系统的设计要求。     

基于汽轮机模拟叶轮的模态测试实验

为了解决汽轮机叶轮受到汽流等激振作用时产生共振现象造成汽轮发电机组动静碰摩等故障,甚至更为严重的机组事故问题,本文基于共振法原理,对汽轮机模拟叶轮进行调频激振,提出一种以布置于叶轮上的细沙来表示模拟叶轮振型的模态测试实验分析方法,并将实验振型与解析计算和有限元计算结果进行对比分析,验证实验可靠性.研究表明,应用所提的实验方法可以直观准确地反映汽轮机模拟叶轮的振型,分别为轮盘系统的振动特性分析与制造加工提供实验基础与技术支持.     

深海采矿长管线系统布放过程的数值仿真

运用非线性有限元方法,将深海多金属结核开采系统的扬矿硬管、扬矿泵、中间仓和扬矿软管等部分等效为不同属性的管单元,建立了1000 m水深海洋试验系统扬矿子系统的有限元分析模型;采用Morison公式计算了水下管线的液动力载荷.基于该模型,进行了长管线系统布放过程的动力学数值模拟,得出了在不同布放操作模式下扬矿子系统的各种动态响应,尤其是软管初始构形的动态形成过程;仿真显示了在某些布放操作模式下,软管缠绕现象发生的全过程.研究结果表明:集矿机着底后,在下放硬管的同时,应通过集矿机的运动使软管尽早地形成马鞍形,以有效地消除缠绕现象.     

大规模并行网络动态演化特征挖掘技术研究

传统技术无法适应动态变化的网络演化特征,容易引入很多无关节点连接信息,合理设定参数非常困难,导致动态演化特征挖掘结果不可靠。为此提出一种新的大规模并行网络动态演化特征挖掘技术。在建立的大规模并行网络中,把网络节点划分成普通节点和簇头节点,普通节点加入大规模并行网络后,被看作簇头节点,只和某个簇头构建链路,通过多跳实现数据转发,依据择优添加连接和反择优过滤节点演化。针对大规模并行网络动态演化特征,提出挖掘模型,通过初始权重对节点在网络中的初始化状态进行描述,利用突发权重,依据时间独立性对动态演化特征的突发性进行描述,采用密集权重对网络在局部时间内节点连接的密集程度进行描述,通过连续权重对网络在相同演化期间体现的连续性进行描述,依据总权重值实现动态演化特征的挖掘。实验结果表明,所提技术挖掘可靠性和实用性强。     

WA-IDS： A Distributed Intrusion Detection System Based on Data Mining

Aiming at the shortcomings in intrusion detection systems (IDSs) used in commercial and research fields, we propose the MAIDS system, a distributed intrusion detection system based on data mining. In this model, misuse intrusion detection system (MIDS) and anomaly intrusion detcction system (AIDS) are combined. Data mining is applicd to raise detection performance, and distributed mechanism is employed to increase the scalability and efficiency. Host- and network based mining algorithms employ an improved Bayesian decision theorem that suits for real security environment to minimize the risks incurred by false decisions. We describe the overall architeeture of thc MA-IDS system, and discusss pecific design and implementation issue.     

平潭竹屿湾潮流泥沙运动特征的数值模拟分析

基于非结构网格FVCOM模型构建平潭竹屿湾潮流泥沙计算模型,开展竹屿湾附近海域潮汐潮流、悬浮泥沙输运模拟计算,分析其潮流泥沙的运动特征。模型计算结果显示,海坛海峡内潮波为前进波,潮流与潮位变化同步,但竹屿湾内的潮波为驻波;海坛海峡内大潮、小潮期间垂线平均悬浮泥沙浓度差别较小;现状条件下海床的年最大冲刷强度约为10 cm·a-1。实测数据与模拟计算结果的对比研究表明,模型可以较好地模拟竹屿湾附近潮汐潮流和泥沙的运动特征;竹屿湾海床总体稳定,可能是周围工程建设和人工采砂导致竹屿湾海床局部发生冲淤。     

一种基于超声波传感器探测的接触力控制方法

针对机器人未知的工作环境,提出了一种基于超声波传感器的探测方法,建立了探测系统的结构模型,阐述了超声波探测系统的工作原理.对于机器人与环境表面的接触性工作存在不确定、多变和非结构等特点,将仿人智能控制方法应用于接触力的控制中.该方法以超声波传感器探测所获得的环境信息,作为系统上层控制策略的依据,根据控制误差的大小与方向变化选择相应的控制策略.实验结果表明,该方法较传统的PID控制方法可大大提高控制精度.     

深海采矿扬矿管几何非线性静力分析

针对深海采矿输送系统中阶梯扬矿管承受轴向力过高容易断裂和连接部位容易出现应力集中的问题,提出一种低密度和高强度的碳纤维复合管应用于深海采矿输送系统.根据扬矿管在采矿船静止和等速拖航运动时,受到管道和管内流体重力、浮力和海水阻力作用的情况,采用有限元对碳纤维复合管和阶梯钢管进行计算分析.研究结果表明:当采矿船静止时,碳纤维复合管的弯矩和弯曲应力与阶梯钢管的差别很小,但碳纤维复合管的轴向力不到阶梯钢管的1/4,相比阶梯钢管,碳纤维复合管能承受更大的轴向载荷;当采矿船以0.5 m/s等速拖航时,2种扬矿管的轴向力、弯矩相比采矿船静止时变化不大,但碳纤维复合管的弯曲应力比阶梯钢管小一半,可克服阶梯管刚性连接时弯曲应力过大的缺点.