本申請(qǐng)涉及深海采礦領(lǐng)域，特別涉及一種采礦規(guī)劃方法、系統(tǒng)、存儲(chǔ)介質(zhì)和設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、深海采礦涉及將海底礦石通過(guò)水力提升系統(tǒng)輸送到海面上的過(guò)程。為了確保礦石顆粒能夠順利提升，必須確定其最小提升速度。傳統(tǒng)方法通常關(guān)注單個(gè)顆粒的阻力系數(shù)和沉降速度，但這種方法在處理顆粒群時(shí)可能不夠準(zhǔn)確。因此，如何更準(zhǔn)確地確定提升速度是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的目的是提供一種采礦規(guī)劃方法、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)和電子設(shè)備，通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算顆粒群的阻力系數(shù)，并結(jié)合礦石顆粒群的沉降速度，最終計(jì)算出最小提升速度，為深海采礦過(guò)程中的水力提升參數(shù)設(shè)置提供可靠依據(jù)。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N采礦規(guī)劃方法，具體技術(shù)方案如下：

3、獲取礦石顆粒群的物理特性和初始參數(shù)；

4、根據(jù)所述物理特性和所述初始參數(shù)對(duì)所述礦石顆粒群進(jìn)行數(shù)值模擬，計(jì)算所述礦石顆粒群在不同流速下的阻力系數(shù)，并生成所述阻力系數(shù)與流速變化的數(shù)學(xué)關(guān)系；

5、根據(jù)所述數(shù)學(xué)關(guān)系計(jì)算所述礦石顆粒群的沉降速度；

6、根據(jù)所述沉降速度計(jì)算礦石顆粒的最小提升速度；所述最小提升速度用于指導(dǎo)采礦規(guī)劃。

7、可選的，根據(jù)所述物理特性和所述初始參數(shù)對(duì)所述礦石顆粒群進(jìn)行數(shù)值模擬包括：

8、根據(jù)所述物理特性和所述初始參數(shù)構(gòu)建所述礦石顆粒群的初始幾何模型；所述初始幾何模型包括不同尺寸和形狀的礦石顆粒；

9、基于所述初始幾何模型建立流體域和固體域的耦合模型。

10、可選的，所述基于所述初始幾何模型建立流體域和固體域的耦合模型包括：

11、利用納維-斯托克斯方程描述礦石顆粒的流體域運(yùn)動(dòng)；

12、利用牛頓第二定律描述所述礦石顆粒的固體域運(yùn)動(dòng)；

13、根據(jù)所述流體域運(yùn)動(dòng)和所述固體域運(yùn)動(dòng)建立耦合模型。

14、可選的，根據(jù)所述流體域運(yùn)動(dòng)和所述固體域運(yùn)動(dòng)建立耦合模型包括：

15、定義拉格朗日點(diǎn)和歐拉網(wǎng)格；

16、利用插值函數(shù)關(guān)聯(lián)所述拉格朗日點(diǎn)和所述歐拉網(wǎng)格；其中，所述插值函數(shù)用于將固體邊界上的作用力轉(zhuǎn)換為流體網(wǎng)格點(diǎn)上的作用力，以及用于將流體對(duì)所述固體邊界的反作用力從所述流體網(wǎng)格點(diǎn)傳遞至所述拉格朗日點(diǎn)。

17、可選的，所述利用插值函數(shù)關(guān)聯(lián)所述拉格朗日點(diǎn)和所述歐拉網(wǎng)格包括：

18、步驟a：初始化流體域和固體顆粒的物理參數(shù)和初始位置，構(gòu)建流體域的歐拉網(wǎng)格和固體邊界的拉格朗日點(diǎn)；

19、步驟b：使用納維-斯托克斯方程求解流體域的速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)；

20、步驟c：計(jì)算固體邊界上的作用力，并將所述作用力施加至所述流體域，并更新拉格朗日點(diǎn)的位置和速度；

21、步驟d：利用所述插值函數(shù)將固體邊界的作用力傳遞到流體網(wǎng)格點(diǎn)，并計(jì)算流體對(duì)固體邊界的反作用力；

22、步驟e：通過(guò)流體域中的流動(dòng)場(chǎng)和固體域的運(yùn)動(dòng)方程，更新流體域的速度場(chǎng)和固體顆粒的位置和速度；

23、迭代步驟a至步驟e，進(jìn)行時(shí)間步長(zhǎng)的迭代計(jì)算，直到迭代時(shí)長(zhǎng)滿(mǎn)足預(yù)定的模擬時(shí)間或滿(mǎn)足收斂條件時(shí)停止迭代。

24、可選的，根據(jù)所述數(shù)學(xué)關(guān)系計(jì)算所述礦石顆粒群的沉降速度包括：

25、生成礦石顆粒的受力模型；所述受力模型包括重力、浮力和流體阻力的相互作用；

26、根據(jù)所述重力、所述浮力和所述流體阻力計(jì)算所述礦石顆粒的沉降速度；

27、根據(jù)礦石顆粒群的整體阻力系數(shù)和平均直徑確定所述礦石顆粒群的沉降速度。

28、可選的，根據(jù)所述沉降速度計(jì)算礦石顆粒的最小提升速度包括：

29、根據(jù)所述沉降速度和水力提升系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算礦石顆粒的最小提升速度。

30、本申請(qǐng)還提供一種采礦規(guī)劃系統(tǒng)，包括：

31、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取礦石顆粒群的物理特性和初始參數(shù)；

32、數(shù)值模擬模塊，用于根據(jù)所述物理特性和所述初始參數(shù)對(duì)所述礦石顆粒群進(jìn)行數(shù)值模擬，計(jì)算所述礦石顆粒群在不同流速下的阻力系數(shù)，并生成所述阻力系數(shù)與流速變化的數(shù)學(xué)關(guān)系；

33、沉降速度計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述數(shù)學(xué)關(guān)系計(jì)算所述礦石顆粒群的沉降速度；

34、采礦規(guī)劃模塊，用于根據(jù)所述沉降速度計(jì)算礦石顆粒的最小提升速度；所述最小提升速度用于指導(dǎo)采礦規(guī)劃。

35、本申請(qǐng)還提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述的采礦規(guī)劃方法的步驟。

36、本申請(qǐng)還提供一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器中存有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器調(diào)用所述存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述的采礦規(guī)劃方法的步驟。

37、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N采礦規(guī)劃方法，包括：獲取礦石顆粒群的物理特性和初始參數(shù)；根據(jù)所述物理特性和所述初始參數(shù)對(duì)所述礦石顆粒群進(jìn)行數(shù)值模擬，計(jì)算所述礦石顆粒群在不同流速下的阻力系數(shù)，并生成所述阻力系數(shù)與流速變化的數(shù)學(xué)關(guān)系；根據(jù)所述數(shù)學(xué)關(guān)系計(jì)算所述礦石顆粒群的沉降速度；根據(jù)所述沉降速度計(jì)算礦石顆粒的最小提升速度；所述最小提升速度用于指導(dǎo)采礦規(guī)劃。

38、本申請(qǐng)通過(guò)數(shù)值模擬準(zhǔn)確計(jì)算顆粒群的阻力系數(shù)和沉降速度，進(jìn)而確定最小提升速度，確保礦石顆粒能夠順利提升，為深海采礦水力提升系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了重要參考依據(jù)。

39、本申請(qǐng)還提供一種采礦規(guī)劃系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)和電子設(shè)備，具有上述有益效果，此處不再贅述。

技術(shù)特征：

1.一種采礦規(guī)劃方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采礦規(guī)劃方法，其特征在于，根據(jù)所述物理特性和所述初始參數(shù)對(duì)所述礦石顆粒群進(jìn)行數(shù)值模擬包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采礦規(guī)劃方法，其特征在于，所述基于所述初始幾何模型建立流體域和固體域的耦合模型包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采礦規(guī)劃方法，其特征在于，根據(jù)所述流體域運(yùn)動(dòng)和所述固體域運(yùn)動(dòng)建立耦合模型包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的采礦規(guī)劃方法，其特征在于，所述利用插值函數(shù)關(guān)聯(lián)所述拉格朗日點(diǎn)和所述歐拉網(wǎng)格包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采礦規(guī)劃方法，其特征在于，根據(jù)所述數(shù)學(xué)關(guān)系計(jì)算所述礦石顆粒群的沉降速度包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采礦規(guī)劃方法，其特征在于，根據(jù)所述沉降速度計(jì)算礦石顆粒的最小提升速度包括：

8.一種采礦規(guī)劃系統(tǒng)，其特征在于，包括：

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括表示

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N采礦規(guī)劃方法，包括：獲取礦石顆粒群的物理特性和初始參數(shù)；根據(jù)所述物理特性和所述初始參數(shù)對(duì)所述礦石顆粒群進(jìn)行數(shù)值模擬，計(jì)算所述礦石顆粒群在不同流速下的阻力系數(shù)，并生成所述阻力系數(shù)與流速變化的數(shù)學(xué)關(guān)系；根據(jù)所述數(shù)學(xué)關(guān)系計(jì)算所述礦石顆粒群的沉降速度；根據(jù)所述沉降速度計(jì)算礦石顆粒的最小提升速度；所述最小提升速度用于指導(dǎo)采礦規(guī)劃。本申請(qǐng)通過(guò)數(shù)值模擬準(zhǔn)確計(jì)算顆粒群的阻力系數(shù)和沉降速度，進(jìn)而確定最小提升速度，確保礦石顆粒能夠順利提升，為深海采礦水力提升系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了重要參考依據(jù)。本申請(qǐng)還提供一種采礦規(guī)劃系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)和電子設(shè)備，具有上述有益效果。

技術(shù)研發(fā)人員：王瑩瑩,程卓,王科,劉博林,叢川波,孫海波,李育房
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)石油大學(xué)（北京）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2