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          海底管道檢測信標(biāo)設(shè)備水下運(yùn)動狀態(tài)研究

          作者:劉穎 王瑛 王鐵流 時間:2016-05-26 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏
          編者按:本文根據(jù)重力選礦、流體力學(xué)、大學(xué)物理等知識并參考魚雷入水文獻(xiàn),分析推導(dǎo)并修正了阻力通式,研究了海底管道檢測信標(biāo)設(shè)備的水下運(yùn)動狀態(tài)和相同當(dāng)量直徑的球體在水下的運(yùn)動狀態(tài)。通過MATLAB仿真得到時間、速度和位移關(guān)系曲線。最終在山東煙臺海試測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了理論分析的可靠性。創(chuàng)新之處在于將物理選礦中的李萊曲線應(yīng)用于信標(biāo)運(yùn)動狀態(tài)的分析研究。

            修正后的阻力為:

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/201605/291767.htm

          (16)

            下沉過程中,相同密度和當(dāng)量直徑的球體經(jīng)過計(jì)算后的阻力如下:

          (17)

            上浮過程中,的基座留在水下,信標(biāo)儀器艙解鎖上浮,上浮過程的主要參數(shù)如下:

            SolidWords計(jì)算測得信標(biāo)儀器艙的表面積約為:

            s=0.8577m2

            計(jì)算得出:

            體積當(dāng)量直徑:

            球形系數(shù):

            修正后的阻力系數(shù)為:

          (18)

            因比x略大,取φf=0.25。

            修正后的阻力為 (19)

          2.3 MATLAB仿真計(jì)算

            信標(biāo)下降仿真如圖4;

            相同當(dāng)量直徑球體下降仿真曲線如圖5;

            信標(biāo)上升仿真曲線如圖6;

            相同當(dāng)量直徑球體上升運(yùn)動狀態(tài)仿真曲線如圖7。

          2.4 信標(biāo)運(yùn)動狀態(tài)結(jié)論

            下沉過程中1s達(dá)到1.59m/s,而后以該速度做勻速直線運(yùn)動。相同當(dāng)量直徑球體約3s達(dá)到3.19m/s,后以該速度做勻速直線運(yùn)動。上浮過程中1s達(dá)到末速1.44m/s,相同當(dāng)量直徑球體約2s達(dá)到2.175m/s。信標(biāo)設(shè)備的沉降末速約為相同當(dāng)量直徑球體沉降末速的X倍,信標(biāo)設(shè)備的表面積越接近標(biāo)準(zhǔn)球形,其球形系數(shù)越接近1,運(yùn)動末速越接近球體的沉降末速,運(yùn)動狀態(tài)越接近具有相同當(dāng)量直徑的球體??梢姡撔艠?biāo)的形狀與相同當(dāng)量直徑的標(biāo)準(zhǔn)球體相差還是較大的。

          3 山東煙臺海試

            在船上首先將信標(biāo)連同基座鎖緊后投入海里后進(jìn)行遙控操作,解鎖上浮正常。傳輸距離約為100m,水深約13m ,上浮時間約為8s~9s,平均速度約為1.5m/s。與仿真結(jié)果1.44 m/s相差不大。

          4 總結(jié)

            本文通過理論推導(dǎo)和仿真推導(dǎo)海底管道檢測信標(biāo)設(shè)備的水下布放與解鎖上浮的運(yùn)動狀態(tài),通過海試驗(yàn)證理論推導(dǎo)的正確性,最終驗(yàn)證了和阻力公式應(yīng)用于信標(biāo)設(shè)備運(yùn)動分析的正確性和可行性。

          參考文獻(xiàn):

            [1]楊小平.物理選礦[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2014:31-35.

            [2]朱金波.工程流體力學(xué)[M].江蘇:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2008.

            [3]孫玉波.重力選礦[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1982:9-30.

            [4]劉衛(wèi)國.MATLAB程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京:高等教育出版社,2006.

            [5]馬紅旗.魚雷錨初始貫入海床深度的研究[D].天津大學(xué)碩士論文,2010.

          本文來源于中國科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2016年第5期第50頁,歡迎您寫論文時引用,并注明出處。


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