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深海采礦水平輸送軟管系統(tǒng)力學仿真研究采購需求文件中國船舶集團有限公司第七〇八研究所2025年3月2目錄一、服務范圍31服務背景及必要性32采購目的33采購范圍34技術(shù)指標3二、技術(shù)要求41一般要求42具體要求43關(guān)鍵要素5三、交付成果61實物成果62技術(shù)報告63交付地點6四、進度要求7五、質(zhì)量要求7六、科技成果及其知識產(chǎn)權(quán)的歸屬和管理7七、科技保密要求8八、其他說明事項83一、服務范圍1服務背景及必要性采礦水平軟管是連接采礦車與中繼站的重要環(huán)節(jié)，軟管受到的載荷情況復雜且影響因素較多，包括浮力塊的布置、軟管的空間構(gòu)型、采礦車與中繼站間距、內(nèi)部輸送流速和介質(zhì)密度、外部流場環(huán)境等。掌握軟管自身空間形態(tài)以及實時獲取軟管端部支反力情況，對于確保采礦車與中繼站安全的相對位置關(guān)系，提供運動協(xié)同調(diào)控建議至關(guān)重要。鑒于軟管的幾何形態(tài)和材質(zhì)特點，該類問題是典型的流固耦合力學分析問題，有必要建立合適的流固耦合理論分析方法，對軟管的運動、力學特性進行研究。2采購目的通過對采礦水平軟管系統(tǒng)進行力學仿真研究，獲得適用于深海采礦水平輸送軟管系統(tǒng)運動與力學特性分析方法，建立可描述不同浮力塊分布方案、采礦車與中繼站相對位置關(guān)系、海洋環(huán)境參數(shù)變化、管內(nèi)礦物傳輸特征等因素控制下，可實時反饋軟管構(gòu)型與力學響應的數(shù)字樣機模型。3采購范圍深海采礦水平輸送軟管力學仿真方法研究、深海采礦軟管系統(tǒng)力學性能模型構(gòu)建研究，軟管系統(tǒng)力學響應三維可視化顯示研究。4技術(shù)指標采礦水平輸送軟管系統(tǒng)力學性能模型：1)性能模型精度與三維數(shù)值仿真模擬結(jié)果相比精度不低于90%；2)模型計算反饋實時性不長于100ms（工作站參考配置：CPU24GHz，4核，內(nèi)存16GB，顯卡RTX3080Ti）。4二、技術(shù)要求1一般要求熟悉深海采礦領(lǐng)域軟管力學特性，熟悉流固耦合與多體動力學計算，有豐富的力學分析建模經(jīng)驗。2具體要求（1）深海采礦水平輸送軟管力學仿真方法研究調(diào)研深海采礦水平輸送軟管系統(tǒng)典型方案，分析中繼站、采礦車與軟管系統(tǒng)之間的影響關(guān)系，梳理軟管力學模型主要影響因素，針對外部環(huán)境載荷與管道內(nèi)流場作用構(gòu)建合適的載荷流體載荷評估與加載方法，結(jié)合軟管結(jié)構(gòu)特性，選取合適的軟管動力學模型表達方式，設(shè)計合理的模型簡化方法與邊界條件，創(chuàng)建考慮流固耦合影響的軟管力學仿真方法，為采礦水平輸送軟管系統(tǒng)力學性能模型構(gòu)建奠定基礎(chǔ)。（2）深海采礦水平輸送軟管系統(tǒng)力學性能模型構(gòu)建研究以甲方提供的水平輸送軟管方案為基礎(chǔ)，構(gòu)建軟管系統(tǒng)力學性能模型：1)該模型可考慮不同浮力塊分布方案、采礦車與中繼站相對位置關(guān)系、海洋環(huán)境參數(shù)變化、管內(nèi)礦物傳輸特征等控制因素輸入條件，輸出軟管系統(tǒng)端部支反力、結(jié)構(gòu)整體位移構(gòu)型及應力響應分布；2)該模型應使用C、C++或Python等語言開發(fā)為動態(tài)鏈接庫形式，或兼容FMI協(xié)議開發(fā);3)該模型應開放可調(diào)參數(shù)，支持與實測數(shù)據(jù)融合實現(xiàn)模型更新的功能。（3）采礦軟管力學響應三維可視化顯示系統(tǒng)研究為便于用戶實時監(jiān)測軟管系統(tǒng)結(jié)構(gòu)響應特性，需要開發(fā)一套可三維顯示軟管系統(tǒng)幾何形態(tài)、應力應變云圖響應的視景顯示后處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)具體功能與要求如下：1)該系統(tǒng)可根據(jù)采礦車和中繼站實時位置速度、海底環(huán)境流速流向、管