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Study on Flow Assurance and Technique Minimizing Pressure Loss for Subsea Ore-lifting

海底提矿流量保障及压力损失最小化技术研究

基本信息

批准号：
21H04590
负责人：
正信聡太郎
金额：
$ 25.63万
依托单位：
National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

海洋鉱物資源開発で技術的な中核を担う揚鉱ユニットの設計・運用に必須となるフローアシュアランス分析技術を確立するために、本研究では、超音波計測技術を独自開発し、管内を脈動する固液二相流の流動状況と圧力損失の周波数スペクトル空間での因果関係を解明してフローアシュアランス分析に適用可能な圧力損失推定手法を構築する。さらに、圧力損失を低減可能な制御デバイスを開発するとともに、内部流との相互作用が考慮した水中線状構造物の応答予測手法を構築する。当該年度は次の課題を実施した。【圧力損失推定技術】口径25A及び80Aの円管を鉛直から水平まで傾斜させた固液二相流の移送実験を実施した。脈動周期における圧力損失推定プログラムを開発して、口径25Aに関する実験結果との比較を通じて当該プログラムの有効性を確認した。さらに、傾斜管を含む直管内の脈動流中における時間領域圧力損失推定プログラムを開発した。超音波計測では、粒子から散乱するエコーの直接波形解析により粒子の位置と粒子サイズを推定する方法を開発した。ドップラーシフト周波数から管内の粒子速度分布及びその脈動影響を測定するとともに、平均速度分布及び脈動周波数を計測した。また高濃度粒子群の実効粘度を超音波スピニングレオメトリで測定する方法を開発した。【圧力損失最小化技術】傾斜管では粒子が上下に層状化した数密度分布を呈し、これに伴って粒子速度分布が管軸方向にゆっくりした空間遷移を持つことが判明した。このことから圧力損失が粒子運動量差と連動して局所的に分布を持つことが明らかとなった。【水中線状構造物の応答予測手法】有限要素法に基づく応答予測手法の改良に向けた検討を行うとともに、ランプドマス法に基づく応答予測手法の基本アルゴリズムを開発した。さらに外部有識者を招いたワークショップを開催し、研究進捗における問題点の提起や今後の研究計画に対する助言を受けた。

In this study, ultrasonic measurement technology was developed independently in the design and application of marine resource development technology. Analysis of the flow condition of the solid-liquid two-phase flow in the pipe, the frequency of the pressure loss, and the causal relationship between the pressure loss and the pressure loss To reduce the pressure loss, the interaction of internal flow and the development of linear structures in water should be considered. When the year is over, the project will be implemented. Pressure Loss Estimation Technique: The transfer of solid-liquid two-phase flow between vertical and horizontal tubes with diameters of 25A and 80A is carried out. Pulsation cycle pressure loss estimation is performed by comparing the results obtained with those obtained by measuring the aperture 25A, and the effectiveness of the pulsations is confirmed. In addition, the time domain pressure loss estimation of the pulsatile flow in the inclined tube and the straight tube is developed. A method for estimating particle size and particle size by direct waveform analysis in ultrasonic measurement is developed. Measurement of particle velocity distribution and pulsation-induced effects in the tube, average velocity distribution and pulsation-induced cycles A new method for measuring the viscosity of high concentration particles by ultrasonic method was developed. [Pressure Loss Minimization Technique] The particle density distribution in the inclined tube is stratified from top to bottom, and the particle velocity distribution in the tube axis direction is determined by the spatial migration. The force loss of the particle motion is the distribution of the particle motion. [Method for Predicting Linear Structures in Water] The basic method for predicting linear structures in water is based on the finite element method. To invite outside experts to open a research project, to raise questions, and to receive advice on future research projects.