深海蕴藏着丰富的矿产资源，仅锰结核资源就有数千亿吨，可为人类发展提供充足的金属资源保障。目前，深海矿产资源开发已成为世界各国关注的重点。从20世纪70年代以来，先后提出了10多种深海采矿方法，但最有商业开采前景的开采系统是利用海底集矿车采集矿石，再利用深海扬矿泵通过管道将矿石提升到水面采矿船上（如图1所示）［1－2］。该系统由海底集矿机、软管、中间舱、硬管以及海面采矿船组成，其中，软管是将集矿机采集的矿石输送到扬矿主管下端中继矿仓不可缺少的环节。其原因是采矿系统底部需要一段柔性管道，以适应海底较大的地形起伏、集矿机绕障以及一定范围内回采路径变化等，这些因素限制条件下软管的空间形态复杂多变［3］，在输送粗颗粒矿石时，很容易发生堵管事故［4］。软管可能的三维空间形态如图2所示。因此，如何确保软管畅通是深海采矿系统设计面临的难题。阻力损失是管道输送工程设计的重要参数，针对这一参数也开展了大量的理论和试验研究。然而，在已有的研究中，主要研究单一形态的管道，如水平管道、倾斜管道或者垂直管道［5－9］，对于复杂形态软管的相关研究较为缺乏［10－12］。

  

图1 固液两相流体管道提升系统示意

  

图2 软管可能的三维空间形态

为能够深入研究复杂条件下输送软管的输送阻力损失，并确保试验条件更加符合深海采矿的实际工况，设计并建立了深海采矿软管输送模拟试验系统，研究不同粒径、不同浓度及采矿车不同位置的输送参数变化。

文章中所有的数据均采用SPSS21.0统计学软件进行分析,计量和计数资料分别采用t和X 2进行检验,以p<0.05为统计学意义。

1 试验概述

1.1 试验系统

试验系统主要由3部分组成，第1部分是管道输送部分，包括标定箱、料仓、水箱、叶轮式给料机、下料管、模拟集矿车、软管、浮球、提升泵、回流管和物料回收箱；第2部分是数据测量部分，包括压力计和电磁流量计；第3部分是环境模拟系统，主要为水槽，水槽自带有一套独立的水循环系统，可以使水槽中的水缓缓流动，用于模拟海底洋流。试验系统如图3所示。

  

图3 试验系统

系统环管长25 m、高4.7 m、管径50 mm。其中软管输送段10 m，布放于长8 m、宽1.5 m、高2 m的大水槽中。标定箱用于系统运行过程中标定混合物的流量、固相颗粒浓度；在料仓中安装有格栅，用于物料的回收，给料机用于实现均匀给料；动力泵依靠变频调速，为不同流量工况下系统运行提供动力。

在软管两端设有压差计，可测量管道中水力坡度。试验软管为透明PVC钢丝柔性管道，可以观察管内颗粒运动形态。在软（L为软管总长度）布设2个浮球。柔性管道连接模拟集矿车，小车可在水槽底部导轨上作匀速运动，模拟实际深海采矿过程中集矿车作业对软管空间形态的影响。

式中：xi(k)(i=0,1,2),分别描述消费者、零售商和制造商在k时刻的库存偏差波动量，是状态变量；uj(k)(j=1,2),分别为在k时刻分销商订货偏差波动量、制造商常规生产偏差波动量，是控制变量;d(k)是在k时刻的需求偏差波动量,且dk∈l2[0,∞)即能量有限，是外生变量；μ为回收再制造率，β为无缺陷退货率，λ为抛弃率，并且μ+β+λ≤1;α为消费者渠道偏好系数，有0≤α≤1。

1.2 试验条件

试验采用密度为2 600 kg/m3的石英砂作为固相，以清水作为液相，利用国际标准筛选取平均粒径为1 mm、3 mm、5 mm的3组物料，每组物料进行5%、10%、15%的3种浓度试验。对于软管空间构型试验，选取集矿车移动距离0 m和0.5 m的2种情况进行试验。

1.3 试验方法

试验时，先向大小水箱中注满水，利用电机控制器控制小车（模拟集矿机）在水槽底部匀速运动，并记录软管形态；然后起动沃曼泵，使系统运转起来；投入粗颗粒物料，并起动给料机，将粗颗粒物料送至管道系统中。由变频调速器控制泵的转速，实现无级调速。在软管的起点以及终点处分别安装高精度防水压力变送器，利用压力传感器计测量软管不同段的压力变化，从而得出压力损失变化规律。

2 试验结果

由图5可知，当集矿车静止不动时，若物料体积浓度保持不变，水力坡度随颗粒粒径增加呈下降趋势。其原因在于：体积浓度相同的条件下，颗粒粒径越小则意味着颗粒数目越多，虽然相较于粒径较小的颗粒，使单个粒径较大的颗粒运动状态发生改变需要消耗更多的能量，但在本试验条件中，大小颗粒粒径相差较大使同一体积浓度条件下的小颗粒在数量上占有绝对的优势，而颗粒数量越多，颗粒间相互碰撞、摩擦的概率越大，消耗的能量也就越大，因此物料体积浓度不变的情况下，小颗粒的水力坡度大于大颗粒的水力坡度。

2.4胎盘因素导致的大出血及时取出胎盘,做好刮宫准备。对于胎盘已剥离尚未娩出者,可帮助其排空膀胱,再牵拉脐带,按压宫底,使胎盘娩出;对于胎盘部分剥离者,可用手伸入宫腔,协助胎盘剥离后,取出胎盘;对于胎盘部分残留者,可用大刮匙刮取残留组织;对于胎盘植入者,应立即做子宫切除准备[5]。

  

图4 不同体积浓度下水力坡度与平均流速的关系

 

（a） d＝3 mm，S＝0 m；（b） d＝5 mm，S＝0 m；（c） d＝3 mm，S＝0.5 m；（d） d＝5 mm，S＝0.5 m

由图4可知，当集矿车静止不动时，若管道中的颗粒粒径保持不变，水力坡度随物料体积浓度增加呈上升趋势，其原因在于对粒径相同的颗粒而言，体积浓度增加使颗粒总数目增加，流体需要提供额外能量使增加的那部分颗粒由静止状态转为运动状态或使颗粒维持相同的运动状态。

  

图5 不同颗粒粒径下水力坡度与平均流速的关系

 

（a） Cv＝5%，S＝0 m； （b） Cv＝10%，S＝0 m； （c） Cv＝5%，S＝0.5 m；（d） Cv＝10%，S＝0.5 m

阻力损失是管道输送的关键参数之一，是设计扬矿泵相关参数的重要依据。固液两相流在管道输送过程中的阻力损失实质为输送过程中的能耗损失，主要表现为管道沿程的压降（即水力坡度）［13］。由前人的研究可知，含有粗颗粒的固液两相流在管道输送过程中的压力损失主要包括3个部分，第1部分是液相介质与管道边壁摩擦造成的能量损失；第2部分是颗粒运动引起的能量耗散；第3部分是由于物料位置变化引起的势能变化。在所测软管的两端安装有U型压差计，记录不同颗粒粒径、物料体积浓度、管内输送速度以及软管形态下压差计的值［14］，将总压差与软管实际长度的比值定义为软管的水力坡度。不同浓度、粒径、流速工况条件的试验结果如图4～6所示。

  

图6 不同软管形态下水力坡度与平均流速的关系

 

（a） d＝1 mm，Cv＝10%； （b） d＝1 mm，Cv＝15%； （c） d＝3 mm，Cv＝10%；（d） d＝3 mm，Cv＝15%

［6］赵利安，许振良.粗砂浆体水平管道流动水力坡度预测研究［J］.水利水运工程学报， 2013（1）：71－75.

由图6可知，在颗粒粒径和物料体积浓度均保持不变的条件下，当流速增大时，集矿车运行距离0.5 m时的水力坡度总是大于0 m时的水力坡度，这是因为在集矿车的运行过程中，随着运行距离增大，软管段受到挤压增强（在软管形态上表现为软管隆起高度和弯曲度增加）而导致软管水力坡度增加。由于软管的形态较复杂，在研究时可将其简化为3个部分，即倾斜上升段、弯曲段和倾斜下降段。其中，在倾斜上升段，软管曲率增加的过程中，粗颗粒在运动方向上受到有效重力的分力逐渐增大，使得颗粒更容易进入悬浮运动状态，即粗颗粒与管壁的摩擦作用以及颗粒间碰撞、摩擦的相互作用会减弱，而此时，重力作用对阻力损失的影响会增强，即提升物料所产生的位能损失会加大。在倾斜向下段，由于粗颗粒从高处向低处运动，此时势能会转变为动能，随着软管倾角增加，软管阻力损失会减小。而对于弯曲段，颗粒物料在该段软管中的受力方向、受力大小以及运动状态不断发生变化，使流体产生紊流现象，从而使阻力损失增加。总的来说，随着集矿车运行距离增大，软管曲率增加，两侧下垂幅度增加，软管阻力损失呈上升趋势。

江都三站原机组为可逆式机组,因此同转速发电时，只要考虑部分辅助设备调整改造需增加的投资，经估算约为20万元；年发电运行管理费平均约10万元；同转速发电量比变极发电量低，经实测约为变极发电的60%，根据江都三站历史发电数据统计，变极发电平均年效益约为108.24万元，同转速发电效益约为64.94万元。

3 结果分析

式（1）的右侧第2项表示由于颗粒势能变化而造成的压降；第3项表示由于颗粒与颗粒之间、颗粒与管壁间碰撞造成的压降。当颗粒粒径较大（d≥1 mm）且液相介质为清水时，添加颗粒物料对液相介质的粘度影响较小，此时可采用Darcy⁃Weisbach公式计算载体的阻力损失i0：

3.1 倾斜直管水力坡度

目前，关于浆体在倾斜直管中输送的水力坡度的研究已经比较成熟。Pavel等［8］通过物理模型试验研究了不同倾斜角度直管（包括θ＝0的情况）中颗粒粒径、物料体积浓度、输送平均流速对粗颗粒物料的流动特性的影响。其结果与文献［15］的研究结果基本一致，当θ＜30°时，水力坡度随倾斜角度增大而呈上升趋势，而当θ＞30°时，水力坡度随倾斜角度增大而呈下降趋势，直至减少到接近垂直管道中固液两相流阻力损失值［8，15］。 文献［16］基于前人对倾斜管道的研究成果，模拟分析得出倾斜直管水力坡度计算公式为：

 

式中im为管道水力坡度；i0为清水摩阻损失；Cv为颗粒体积浓度；s为固液两相流密度；θ为倾斜角度（管道向上倾斜时θ取正值，管道向下倾斜时θ取负值）；v为两相流平均流速；CD为阻力系数，在本试验中CD＝0.51；g为重力加速度；D为管径。

在深海采矿过程中，使用软管输送矿石具有2个重要的功能，一是通过管道输送将矿石提升到中间舱；二是利用软管可变的空间形态来满足集矿机海底工作的要求。因此，软管的空间形态复杂，有升有降，但总体上从入口到出口需要提升一定的垂直距离。由于软管不同段倾斜角度不同，而实际工况中无法测量各段倾斜角度，因此，考虑把软管起始端到拱顶的实际长度记作Lr，软管起始端到拱顶的直线距离记作Lz，Lz与水平线之间的夹角记作θ。分析软管阻力损失时，将其与长度Lz、倾斜角度θ的倾斜直管进行比较。

 

式中ξ为摩阻增加系数（存在推移质时ξ＝1.08，全水时ξ＝1）；λf为沿程摩阻系数，该试验条件下 λf＝0.052 5。

3.2 软管输送阻力特性

由于软管的形态过于复杂，使用传统方法难以直接计算得到其阻力损失，软管与倾斜直管具有一定的相似性，因此可以通过找寻到软管与倾斜直管之间的关系，通过已知方法得到倾斜直管水力坡度后，再求出软管水力坡度。

2）基于前人试验结果建立了软管水力坡度和倾斜直管水力坡度关系计算公式，提出复杂软管水力坡度的计算方法，提供深海采矿软管输送参数优化方法，在实际采矿过程中，可根据集矿机位置合理设计软管输送速度和输送压力，以确保软管处于最佳输送状态。

 

式中ir为软管水力坡度；im为倾斜直管水力坡度。

令γ=[1+4(Re{ V+ N′(2fs)}/(Δt×Pw)+| V+N′(2fs)|2/(Δt×Pw)2)]1/2，不等式(5)可化简为

式（3）软管形态对软管水力坡度的影颗粒粒径和管径对软管水力坡度的影为颗粒碰撞的阻力损失。

对比软管水力坡度实测值以及计算值，如图7所示。由于式（3）考虑了粗颗粒在复杂形态管道输送过程中阻力损失的各项影响因素，误差控制在1.6%以内。

  

图7 软管水力坡度实测值与计算值比较

4 结 论

1）基于深海采矿软管输送模拟试验系统研究了不同颗粒粒径、不同颗粒体积浓度、不同混合物流速以及不同软管形态下水力坡度变化规律。复杂形态软管中粗颗粒输送水力坡度与水平及倾斜管道具有一定的相似性，水力坡度均随体积浓度增大而增大，随粒径增大而减小，随流速增大呈上升趋势。但软管中水力坡度还受软管形态的影响，随着软管弯曲度增大，颗粒紊动动能增加，水力坡度随之增加。

基于式（1）和（2）可计算出不同形态时与软管近似的倾斜直管水力坡度，对比软管实测水力坡度及倾斜直管水力坡度，利用量纲分析法并结合试验数据，拟合得出软管水力坡度和倾斜直管水力坡度关系计算公式为：

参考文献：

本文针对大数据应用现状展开分析，对未来大数据技术的发展方向予以分析，结合实际情况，围绕相关因素展开，并结合现阶段应用对未来技术进行展望，意在于展望过程中确定目标，根据目标实现技术革新，推动相关技术的进一步发展，最终实现技术与时代并进，技术与环境并行，切实使此类技术应用于更多领域，为行业发展做出贡献。

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主从模式是最标准、最简单的双机热备，即是目前通常所说的Active／Standby方式。它使用两台服务器，一台作为主服务器（Active），运行应用系统来提供服务；另一台作为备机，安装完全一样的应用系统，但处于待机状态（Standby）。当Active服务器出现故障的时候，通过软件诊测（一般是通过心跳诊断）将Standby机器激活，保证应用在短时间内完全恢复正常使用。

在本试验中，集矿车在布设有软管的垂直平面中做匀速直线运动，用以模拟集矿车在实际运行时集矿机作业对软管曲率的影响，软管曲率的改变会引起软管水力坡度的变化。

［7］叶 坚.粗颗粒在复杂管道输送过程中运动状态及阻力变化规律研究［D］.北京：中央民族大学生命与环境科学学院，2011.

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［9］Bagci S， Al⁃Shareef A.Characterization of Slug Flow in Horizontal and Inclined Pipes［C］∥SPE Production and Operations Symposium.Society of Petroleum Engineers，2003.

打这天开始，阿巴常常跟着韩贝的船出海。阿巴的一切都好起来了，他不再孤独，不再把时间花在去沙滩画船了，他默写总拿满分，各门功课的成绩越来越好……

［10］Yoon C H， Kwon K S， Kwon S K， et al.An experimental study on the flow characteristics of solid－liquid two－phase mixture in a flexi⁃ble hose［C］∥4th ISOPE Ocean Mining Symposium.International Society of Offshore and Polar Engineers，2001.

(4)由图6可以看出，结构的平动变形最大值和扭转变形最大值均出现在墩顶，结构整体平动变形最大值为1.253 4 cm，最大扭转变形值约为0.578′，平动变形较大，扭转变形很小；且由墩顶至墩中再到墩底，结构的变形逐渐变小，靠近墩底部，结构的变形值为0。

［11］Yoon C H，Lee D K，Kwon K S，et al.Experimental and Numerical Analysis on the Flow Characteristics of Solid⁃Liquid Two⁃Phase Mix⁃tures in a Curvature Pipe［C］∥12th International Offshore and Polar Engineering Conference.International Society of Offshore and Polar Engineers，2002.

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2.3.4 临床资料的判断：(1)是否可靠：必须判断收集的临床资料是否可靠。从患者本人处获得的病史和症状一般来说比家属可靠，但如果患者意识障碍、失忆或需要了解童年时的发病情况，家属的陈述就比本人可靠。患者口头叙述的情况就不如当年医生写的检查记录报告、出院小结等医疗文书可信。细菌培养结果的可靠性与标本来源关系很大，咳出痰培养的结果就不如防污染毛刷采集气道分泌物的结果可靠。经纤维支气管镜肺活检采集组织的病理检查结果不如手术切除标本可靠。

本刊讯（本刊记者）日前，由湖南省期刊协会组织的“湖南省第八届双十佳期刊”“湖南省第二届优秀内部资料”评选工作尘埃落定。本刊等16种期刊及20种内部资料分获殊荣。湖南省期刊协会表示，获得“湖南省第八届双十佳期刊”的16种期刊，皆创刊3年以上，坚持正确的政治方向和出版导向，有较好的舆论引导力、市场竞争力和文化传播力，编校质量优秀、装帧设计精美、印装质量良好，在传统媒体与新兴媒体的融合发展、创新发展上有新思路和新成效，在切实履行“举旗帜、聚民心、育新人、兴文化、展形象” 使命任务中作出了积极贡献。