海底热液活动模拟实验装置及其关键技术研究
  • 【摘要】

    海底热液活动不仅能够产生丰富的矿产资源以及独特的生物基因资源,同时还会对热全球热通量以及化学元素循环有重要的影响,因此研究热液活动具有巨大的科学研究价值和商业应用价值。与此同时,传统的海底热液活动调查技术已越来越难以满足科究人员对热液活动研究的需要,迫切需要依赖先进的海底热液活动模拟实验技术。热液活动模拟实验技术不仅能加深科研究人员对海底热液活动的认识和理解,还能在实验室中方便地控制或获取与热液活... 展开>>海底热液活动不仅能够产生丰富的矿产资源以及独特的生物基因资源,同时还会对热全球热通量以及化学元素循环有重要的影响,因此研究热液活动具有巨大的科学研究价值和商业应用价值。与此同时,传统的海底热液活动调查技术已越来越难以满足科究人员对热液活动研究的需要,迫切需要依赖先进的海底热液活动模拟实验技术。热液活动模拟实验技术不仅能加深科研究人员对海底热液活动的认识和理解,还能在实验室中方便地控制或获取与热液活动相关的一些温度、压力、化学、动力学等数值参数,从而深入地定量分析研究海底热液活动的机理和相关问题。本文基于热液活动研究的需求及当前国内外现有热液活动模拟实验装置的不足,设计了一套新型的海底热液活动模拟实验装置。
      本文分成六章。
      第一章介绍了海底热液活动研究意义,阐述了热液模拟实验技术的必要性及当前国内外研究研究现状,并分析了现有热液模拟实验装置的不足,在此基础上,提出了本课题的研究意义和研究内容。
      第二章在结合热液流体的相关特性及模拟实验装置要求的基本上,提出了热液活动模拟实验平台的设计及控制原理,并介绍了温度监测与控制系统及压力监测与控制系统的设计原理。
      第三章先阐述了对热液扩散釜进行CFD仿真的必要性,并通过控制变量法进行大量的流体仿真对比实验,分析了对热液扩散釜模拟效果有影响的因素,并总结分析了冷热水流量大小理想配比、扩散釜直径与高度理想配比关系,提出了CFD仿真结果对热液扩散釜设计的参考指南。
      第四章基于热液扩散釜的使用要求设计了其具体的结构形式,然后根据有关国家标准及机械设计强度校核的有关要求计算热液扩散釜的尺寸,并结合ANSYS有限元分析方法对热液扩散釜总体结构及支撑环进行强度校核。
      第五章介绍了热液模拟实验装置的硬件平台及软件平台,阐述上位机控制软件设计及上下位机通信原理,并进行了温度、压力控制等相关实验研究,考核了热液模拟实验平台的可靠性和实用性。
      第六章总结了论文的研究工作,并对进一步的研究工作进行了展望。 收起<<

  • 【作者】

    张春盛 

  • 【学科专业】

    机械工程

  • 【授予学位】

    硕士

  • 【授予单位】

    浙江大学

  • 【导师姓名】

    李世伦

  • 【学位年度】

    2014

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    海底热液活动  模拟实验装置  温度监测  压力控制  CFD仿真