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船运固体散货液化细观机理实验研究
| 论文题名： | 船运固体散货液化细观机理实验研究 |
| 关键词： | 固体散货;海上运输;液化风险;安全管理 |
| 摘要： | 自1988年装载镍矿的“Mega Taurus”号散货船从菲律宾开往日本航行途中发生倾覆事故起，已有25艘装载镍矿和铁矿的散货船沉没并造成了大量的人员伤亡。固体散货海上运输安全已引起航运业高度重视，IMO、DNVGL、ClassNK等国际组织相继出台固体散货海上运输安全规范，以降低船运固体散货液化风险。由英国劳氏船级社资助为期三年的跨学科合作项目“固体散货液化:有效控制策略”于2020年启动，旨在提高固体散货液化风险的判断能力。目前，船运固体散货液化问题尚未得到有效的解决，极大影响固体散货海上运输安全，严重制约我国矿产资源储备及进口效率。 从固体散货液化演变过程中出现的“湿底”、稠密泥浆、自由液面等现象可知，水分迁移是导致液化发生的重要原因，而液桥作为固体散货中液态水的基本存在形式，其动态演化规律将直接影响液化演变进程。本文从液桥角度出发，采用实验手段，研究球形颗粒间液桥的拉伸/断裂特性、持水特性及水分迁移特性。首先，基于悬臂梁原理搭建了颗粒间液桥测试实验平台，对颗粒间的动态液桥力进行测量，探究颗粒间动态液桥力与粒径大小、液桥体积、液桥拉伸速度、粒径比之间的关联，确定液桥临界断裂距离;其次，探究了不同粒径大小，颗粒数量、颗粒间距情况下的极限持液能力，分析了静态颗粒发生水分迁移的临界条件;最后，分析了颗粒间存在相对运动时的水分迁移行为，并给出固体散货液化的细观原因。 本文通过实验研究模拟实际海运过程中固体散货颗粒间的相对运动过程，分析液桥的复杂演变行为及液桥演变至水分迁移的推进机制，进而进一步探明了固体散货液化的细观机理，可为固体散货海上安全运输提供科学有效的理论指导和技术支撑。 |
| 作者： | 李云鹏 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 鞠磊;李磊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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