水射流-疏浚耙齿联合破岩机理及其能耗研究

基本信息
批准号:51909075
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:刘增辉
学科分类:
依托单位:河海大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
疏浚水射流耙齿能耗破岩机理
结项摘要

In the process of rock dredging, the trailing suction hopper dredger faces the problems of weak ability, low efficiency and high energy consumption, which limit its scope of application and increase the cost of construction of the harbor and waterway. In this project the rock breaking mechanism and energy consumption by the combination of water jet and dredging tooth will be investigated. Firstly, the rock cutting dynamic model by dredging tooth will be established, and the size, position and cluster effect of the slits will be studied numerically and experimentally to obtain the strength weakening law of the slotted rock, and the weakening mechanism of the rock strength by the slits will be revealed. Secondly, the rock breaking dynamic model by the combination of water jet and dredging tooth will be established to investigate the stress superposition effect, damage accumulation effect and free surface effect, and the strengthening characteristic parameters of the rock breaking ability will be confirmed, and the superposition effect law of the rock breaking by dredging tooth assisted with water jet will be obtained, and the combined rock breaking mechanism will be revealed. Finally, the influence of different sliting methods on the impact energy consumption of water jet, and the influence of different motion parameters and sliting parameters on cutting energy consumption of dredging tooth will be investigated, and the matching relationship model for the total energy consumption characteristics of combined rock breaking will be built, and the optimization and matching rules of energy consumption characteristics parameters will be revealed with the purpose of specific energy consumption of rock breaking. The research results are expected to improve the rock breaking efficiency of dredging teeth, reduce the energy consumption of rock breaking, improve the applicability and reliability of dredging equipment, and provide theoretical supports and technical reserves for the development of efficient dredging equipment for underwater rocks.

耙吸挖泥船疏浚岩石能力弱、效率低、能耗高,限制了耙吸挖泥船适用范围,增加了港口航道建设成本。本项目致力于水射流-疏浚耙齿联合破岩机理及其能耗研究。首先,建立耙齿切削岩石动力学模型,结合实验研究割缝尺寸、位置及群簇效应,掌握割缝岩石强度弱化规律,揭示割缝对岩石强度弱化机制;其次,建立水射流-疏浚耙齿联合破岩动力学模型,研究应力叠加效应、损伤累积效应及自由面效应,确定联合破岩能力强化特性参数,掌握水射流载荷对疏浚耙齿破岩叠加效应规律,揭示联合破岩机理;最后,研究不同割缝方式对水射流冲击能耗影响,以及不同运动参数和割缝参数对疏浚耙齿切削能耗影响,建立联合破岩总能耗特性参数匹配关系模型,阐明以破岩比能耗为目标的能耗特性参数优化匹配规律。研究成果有望提高疏浚耙齿破岩效率,降低破岩能耗,提高疏浚装备的适用性和可靠性,为水下岩石高效疏浚装备的研制提供理论支持和技术储备。

项目摘要

耙吸挖泥船疏浚岩石能力弱、效率低、能耗高,限制了耙吸挖泥船适用范围,增加了港口航道建设成本。本项目致力于水射流-疏浚耙齿联合破岩机理及其能耗研究。为此,本项目建立了耙齿切削岩石动力学模型,研究了割缝尺寸、位置及群簇效应,确定岩石强度弱化特性参数;研究了割缝岩石强度弱化规律,揭示了弱化机制。建立了水射流-疏浚耙齿联合破岩动力学模型,研究了联合破岩能力强化规律,研究了水射流载荷对耙齿破岩叠加效应,揭示了联合破岩机理,实现了单轴抗压强度大于20MPa 岩石的破碎。研究了联合破岩作用下不同割缝方式对射流冲击能耗影响规律,建立了联合破岩总能耗特性参数匹配关系模型,研究了以破岩比能耗为目标的能耗特性参数优化匹配规律。研究成果有望提高疏浚耙齿破岩能力和效率,提高疏浚装备适用性和可靠性,为水下岩石高效疏浚装备的研制提供理论支持和技术储备。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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