深海采礦循環式水力集礦系統設計與數值研究

作者：趙偉杰,肖龍飛,趙國成,劉明月

摘要：為使深海采礦作業更為高效、環保,提出了一種用于深海采礦的循環式水力集礦系統設計方案。該系統主要由集礦頭、礦—沙分離器、水—沙分離器、水泵以及連接各部件的管道組成。采用基于歐拉法的液固兩相流計算模型對該系統的關鍵問題,即礦—沙分離器和水—沙分離器的泥沙顆粒流動進行數值研究。相間拖曳力采用Richardson-Zaki模型。液相與固相湍流分別采用標準k-ε模型和Tchen湍流響應模型。該模型經驗證對于直徑0.165 mm與0.27 mm細顆粒具有較高精度。利用該模型,以0.165 mm泥沙顆粒為例,得到了兩種分離器的分離效果與入口流速之間的規律,分析了兩者顆粒濃度分布與流場特征。結果表明,兩種分離器的性能均與入口流速有關,在選取適當入口條件時均可取得良好效果。

發文機構：上海交通大學海洋工程國家重點實驗室

關鍵詞：深海采礦水力集礦系統歐拉兩相流數值研究deep sea mininghydraulic collecting systemtwo-phase Eulerian modelnumerical study

分類號： P752[天文地球—海洋科學]