深海采矿循环式水力集矿系统设计与数值研究

作者：赵伟杰,肖龙飞,赵国成,刘明月

摘要：为使深海采矿作业更为高效、环保,提出了一种用于深海采矿的循环式水力集矿系统设计方案。该系统主要由集矿头、矿—沙分离器、水—沙分离器、水泵以及连接各部件的管道组成。采用基于欧拉法的液固两相流计算模型对该系统的关键问题,即矿—沙分离器和水—沙分离器的泥沙颗粒流动进行数值研究。相间拖曳力采用Richardson-Zaki模型。液相与固相湍流分别采用标准k-ε模型和Tchen湍流响应模型。该模型经验证对于直径0.165 mm与0.27 mm细颗粒具有较高精度。利用该模型,以0.165 mm泥沙颗粒为例,得到了两种分离器的分离效果与入口流速之间的规律,分析了两者颗粒浓度分布与流场特征。结果表明,两种分离器的性能均与入口流速有关,在选取适当入口条件时均可取得良好效果。

发文机构：上海交通大学海洋工程国家重点实验室

关键词：深海采矿水力集矿系统欧拉两相流数值研究deep sea mininghydraulic collecting systemtwo-phase Eulerian modelnumerical study

分类号： P752[天文地球—海洋科学]