隨著各國陸地資源的日趨減少，戰(zhàn)略資源的   競爭焦點逐步轉(zhuǎn)向海洋，海洋礦產(chǎn)資源已成為世界各國關(guān)注的   。目前較有商業(yè)開采前景的采礦工藝是固液兩相流管道提升式}t}，該工藝?yán)煤５准V車采集礦石，再利用管道將礦石提升到水面采礦船上。該開采方式具有環(huán)保   、低成本和適合深海采礦運輸?shù)忍攸c。復(fù)合軟管為滿足集礦車回采路徑的需要及適應(yīng)海底地形起伏變化，需在中繼倉與集礦車之間連接一段軟管，使采礦系統(tǒng)易于控制、操作及采礦，從而使采礦過程   指數(shù)顯著提高。軟管空間形態(tài)在整個深海采礦系統(tǒng)中具有重要作用，但軟管復(fù)雜的空間形態(tài)不利于輸送固體礦石，容易發(fā)生堵管事故。因此如何軟管   是深海采礦系統(tǒng)設(shè)計所面臨的重要問題之一。

在重力作用下，軟管可能觸及海底，管道與海底的摩擦力將使集礦車無法運動，因此，   在軟管上加裝浮力材料，使其懸浮在海水中。通過在輸送軟管上添加浮力球，使軟管在水中的整體浮力與重力大致相當(dāng)。如浮力不夠，在濃度較大時，軟管很有可能觸及海底；如浮力比整體重力大很多，將減少集礦車接地比壓，影響其運動性能。因此，軟管浮力材料的配置需要優(yōu)化計算。

輸送軟管的形態(tài)變化不僅受到集礦車拖曳力和軟管自身的重力、浮力作用，還受到軟管內(nèi)部固液兩相流對軟管的作用力，主要受到的力為內(nèi)流流體的沖力和重力。

因此，當(dāng)軟管中固體顆粒的體積濃度越高時，內(nèi)流流體密度變大，固液兩相流對軟管的壓力也隨之增大，從而導(dǎo)致軟管隆起幅度變小，且軟管兩側(cè)下垂幅度變大。

因此，當(dāng)復(fù)合輸油軟管懸浮在水中且外流條件不變時，軟管形態(tài)變化主要受集礦車拖曳力和軟管內(nèi)流特性的影響。軟管形態(tài)的主要影響因素有軟管的內(nèi)流流速、內(nèi)流密度及集礦車的位移距離等。因此本文通過試驗，   這幾個因素對軟管形態(tài)變化的影響，探究軟管的內(nèi)流流速、內(nèi)流密度及集礦車移動距離與軟管形態(tài)之間的關(guān)系。

無論清水內(nèi)流還是漿體內(nèi)流，當(dāng)流速固定時，隨著集礦車在水槽底部勻速行駛時，軟管較大角度逐漸增加，且軟管形態(tài)不斷向上隆起。但軟管起始角度呈現(xiàn)降低趨勢，軟管兩側(cè)出現(xiàn)下垂現(xiàn)象。內(nèi)流為漿體時軟管上升擺幅略小于清水內(nèi)流，軟管兩側(cè)下垂幅度大于清水內(nèi)流。因此，當(dāng)漿體內(nèi)流時，隨著內(nèi)流密度的增大，軟管隆起幅度降低，兩側(cè)越加下垂。此試驗結(jié)果與軟管的受力分析相符，當(dāng)軟管中內(nèi)流密度越高時，固液兩相流對軟管的壓力也隨之增大，從而導(dǎo)致軟管隆起幅度變小，且軟管兩側(cè)下垂幅度變大，軟管的較大傾斜角度增大。

結(jié)論

綜上所述，本文通過對深海采礦軟管進行受力分析，并設(shè)計了深海采礦軟管輸送模擬試驗系統(tǒng)及試驗方法進行試驗，探究了不同工況條件下軟管形態(tài)動態(tài)變化特征及其規(guī)律，得出如下結(jié)論：

1)隨著集礦車在水槽底部移動距離加大，集礦車與中繼倉相對距離變小，而軟管總長度不變，軟管空間形態(tài)會在力的平衡作用下達到合理分布，即軟管向上隆起，軟管角度呈線性增長趨勢；

2)集礦車固定不動時，隨著內(nèi)流流速加大，管內(nèi)流體向上的沖力增大，因此軟管傾斜角度不斷增加，軟管向上隆起幅度增大；

3)當(dāng)集礦車在水槽底部自由行駛，內(nèi)流流體為漿體且流速固定時，輸油軟管較大傾斜角度呈線性增長趨勢，與內(nèi)流介質(zhì)為清水時相似。由于漿體內(nèi)流密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于清水內(nèi)流密度，單位流體重力增大幅度大于流體向上沖力的增大幅度。因此，軟管隆起幅度較小，且兩側(cè)下垂   加明顯，較大傾斜角度偏大。