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基于离散元的货舱内铁精矿运动数值仿真研究
| 论文题名： | 基于离散元的货舱内铁精矿运动数值仿真研究 |
| 关键词： | 散货船;易流态货物;铁精矿;运动特性;航行安全 |
| 摘要： | 船运矿石的流态化问题一直都是交通运输工程专业关注的热点问题之一，在大型散货船运输易流态化货物时，由于船舶的运动，货物会析出水分，矿石的水分含量可能会超过IMSBC规则所提出的极限值，形成表面有泥浆的混合物。在船舶航行的过程中，货物会继续遭受外载荷的作用，混合物会继续运动，混合物如果跟随货舱运动而难以恢复原状，会导致船舶的复原力矩减小，加剧船舶倾斜，船舶稳性降低。如果海况不良，船舶甚至会倾覆，而且从货物开始流态化到船舶倾覆时间非常短，救援困难。 IMSBC规则中的易流态化货物中矿石类的货物本质属于土体，需要运用到土力学知识，本文先分析土力学相关的性质并对铁精矿的各项参数进行研究。通过分析离散单元法来确定使用离散元EDEM软件进行仿真，建立了三维货舱模型，进行了休止角的模拟标定试验，验证了建立模型的正确性，进行了不含水铁精矿在舱内运动的仿真。然后验证了通过改变摩擦系数来替代不同含水率情况的正确性，进行了含水铁精矿在舱内运动的仿真，分析了法向接触力、颗粒动能和重心偏移量的变化，对比了不含水与含水铁精矿模拟仿真的结果，得出以下结论： (1)通过休止角实验的数值模拟，验证了模型的正确性，证明EDEM软件可以用于模拟易流态货物在货舱内的运动。 (2)通过模型验证确定了用改变颗粒摩擦系数代替颗粒不同含水率的方法可以应用于对考虑含水率的易流态化货物舱内运动模拟，此方法比不考虑水的方法更加准确。 (3)分析各种工况下颗粒的法向接触力、颗粒的动能和重心偏移量的变化，得出结论：在其他变量一定的情况下，货舱运动时，随着颗粒摩擦系数的增加，颗粒的运动幅度明显降低；横摇幅度和横摇频率的增加会导致颗粒的重心偏移量增大并且碰撞更加剧烈；碰撞恢复系数的改变对颗粒的运动情况几乎没有影响；在装载体积一定的情况下，颗粒越少的粒径级配，颗粒的运动幅度越大；随着颗粒装载的增多，颗粒的法向接触力和动能会维持在一个更高的水平。 |
| 作者： | 李筱航 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 张建伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江海洋大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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