基于康达效应的深海多金属结核采集装置参数匹配

作     者：杨强 刘珅 降星辰 刘广治 夏建新 YANG Qiang;LIU Shen;JIANG Xingchen;LIU Guangzhi;XIA Jianxin

作者机构：中国地质大学(北京)海洋学院北京100083 中国地质大学(北京)海洋矿产与极地地质教育部重点实验室北京100083 北京探矿工程研究所北京100083 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(U1906234,51339008) 国家重点研发计划资助项目(2021YFC2801500) 

出 版 物：《海洋工程》 (The Ocean Engineering)

年 卷 期：2023年第41卷第5期

页      码：181-192页

摘      要：随着陆地资源日益短缺,深海矿产资源将成为人类未来社会经济可持续发展的重要保障。采集装置作为深海采矿系统的重要组成部分,不仅要解决采集率问题还要关注采矿活动造成的环境扰动。基于康达效应与CFD方法,获取采集装置不同运动状态下的流场数值模拟结果,精细划分流场内部结核各运动阶段的迁移状态,并使用射流角度与凸曲面壁半径控制变量,探讨采集装置参数对流场特征的影响,进而优化采集装置参数匹配。结果表明:1)采集装置射流角度和凸曲面壁半径的增大,增加了流场均匀度,使得动能更集中于底部区域,采集装置运动速度的增加会增强凸曲面壁下康达效应,当速度为0.5 m/s时,内部流场较为稳定;2)采集装置射流角度、凸曲面壁半径与结核升力指数和曳力存在显著相关性,一定范围内,升力指数随着采集装置射流角度变大或凸曲面壁半径变小而升高;3)分析对比结核运动阶段中迁移变化,当采集装置离底高度为80 mm,射流角度为45°,凸曲面壁半径为350 mm,采集装置运动速度为0.5 m/s时,结核能够精准进入吸入口。研究结果可为深海多金属结核采集装置的设计与研发提供重要参考。

主 题 词：多金属结核 康达效应 海底采矿 采集装置 参数匹配 运动特征 

学科分类：08[工学] 0824[工学-林业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.16483/j.issn.1005-9865.2023.05.017

馆 藏 号：203124222...