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摘要：本发明提供了一种基于数字孪生的深海采矿羽流原位监测系统的建立方法,搭建一套数字孪生平台，获取对深海采矿采矿作业以及羽流形成和扩散的实时监测结果数据，将监测结果数据导入数据库再进入整体规划的虚拟仿真系统和数据处理系统，从而建立数据模型、可视化模型、运移模型以及满足用户需求的业务模型。通过本发明的技术方案，获得研究区深海采矿影响的状态数据，从而提升原位监测系统的运行状态的获取精度及效率，降低人工成本；而且在获得原位监测系统的状态数据之后，进一步由数字孪生显示模型以可视化的方式呈现原位监测系统的运行状态，便于用户直观地获取原位监测系统各项设备的运行状况，从而有利于提升用户体验。

主权项：1.一种基于数字孪生的深海采矿羽流原位监测系统的建立方法，其特征在于,具体包括以下步骤：步骤S1：搭建数字孪生系统，通过虚拟模型储存与表现实时数据和分析技术，复制物理对象、过程或系统的性能，建立交互平台为实际作业提供实时监控、优化操作、数据展示及分析的功能；步骤S2：建立羽流运移模型、环境要素模型，从羽流为细颗粒多相流扩散的角度，采用基于欧拉法的多相流数值计算模型，对羽状流扩散的物理过程进行数值模拟；利用多相流数值计算模型计算含有细颗粒的混合流以不同的初速度、不同的初始浓度向水域排放的物理过程，还原羽状流扩散沉积的整体情况；具体包括以下步骤：步骤S2-1：建立数值计算模型，将流体和颗粒分别视作连续相和拟流体的欧拉—欧拉模型，欧拉—欧拉模型视流体和颗粒为共同存在且相互渗透的连续介质，通过建立泥沙控制方程、沉积速度方程来组成羽流运移模型；具体包括以下步骤：步骤S2-1-1：建立泥沙控制方程，以描述颗粒在水体中的悬浮、输运和沉降过程；颗粒悬浮和输运方程为： 其中：C是颗粒浓度；t是时间；u是流体速度矢量，包括水平和垂直方向的速度分量；R是颗粒的再悬浮率，反映底质扰动导致的颗粒悬浮；P是颗粒的沉降率，反映颗粒从羽状流中移除并沉降到海底的过程；步骤S2-1-2：建立羽流沉积速度方程，羽状流沉积速率方程为： 其中：Vs是颗粒的沉降速度；ρp是颗粒的密度；ρf是海水的密度；g是重力加速度；dp是颗粒的直径；μ是流体的动力粘度；P是沉降概率；其中沉降概率P的计算方式为： 式中：τb是海底剪应力；τcd是沉积临界剪应力；Ucd是临界流速；A是一个归一化常数；k是比例常数，描述剪切应力对沉降概率的影响强度；n和m是经验指数，描述流速和颗粒直径对沉降概率的影响程度；T和S是影响羽流沉降的水温和盐度；p,q是与温度、盐度特性相关的经验指数；步骤S3：建立虚拟仿真系统，搭建深海羽流影响虚拟仿真可视化交互平台，实现研究区真实海底地形地貌场景绘制，构建采矿车辆采集扰动行为模型，实现车辆与海底泥沙交互真实感模拟，以及模拟车辆扰动海底沉积物导致羽状流扩散和沉降的过程，还原海底采矿场景，实现海底采矿扰动羽状流扩散的虚拟仿真可视化。

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百度查询： 中国海洋大学 基于数字孪生的深海采矿羽流原位监测系统的建立方法