1. 上海交通大学 海洋工程全国重点实验室,上海 200240;
2. 上海交通大学 海洋装备研究院,上海 200240;
3. 上海交通大学三亚崖州湾深海科技研究院,海南 三亚 572024;
4.江苏科技大学 海洋学院,江苏 镇江 212000;
5.江苏省船舶与海洋工程装备技术创新中心,江苏 南通 226100
1. State Key Laboratory of Ocean Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China;
2. Institute of Marine Equipment, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China;
3. SJTU Yazhou Bay Institute of Deepsea Sci-Tech, Sanya 572024, Hainan, China;
4. Ocean College, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212000, Jiangsu, China;
5. Jiangsu Marine Technology Innovation Center, Nantong 226100, Jiangsu, China
摘要: 海底采矿车作为深海采矿系统的核心装备,其水阻力特性的优劣将直接影响海底集矿作业的经济效益。然而,现有采矿车的外形多为长方体,其尾涡紊乱度高,行进水阻力大。为此,本文针对采矿车行进水阻力特性及减阻方法开展研究,提出了通过设计类椭球形浮力材料外壳优化采矿车整体外形,进而降低车体行进水阻力的方法。基于实验验证的可实现k-ɛ湍流模型,计算并分析有、无外壳下车体阻力特性及周围流场特征的差异,研究壳首系数和壳尾系数对车体平均阻力系数的影响规律。结果表明:是影响的主导参数,增大可减小尾涡尺寸及强度,继而增大车尾压力,从而降低;外壳首部的整体压力对的变化不敏感,因而对的影响不显著。在特定的浮力材料总体积下,当=1.7、=2.1时,车体的行进水阻力最小,此时外壳减阻率为68.19%。研究结果可为海底采矿车外形结构的设计优化提供理论支撑。
中图分类号: