附壁射流式多金属结核采集装置几何参数优化研究

作者：张栢源; 赵国成^*; 肖龙飞

来源：上海交通大学学报, 2023, 1-15.

DOI：10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.470

• 多金属结核
• 附壁射流采集
• 计算流体力学-离散元法
• 矿粒采集率
• 参数优化

采集海底矿石颗粒是开发深海矿产资源的核心技术，基于康达效应的附壁射流式集矿技术被认为是具有工程应用潜力的集矿方法。基于实验验证的CFD-DEM数值模拟方法，以提高矿粒采集率为优化目标，开展集矿装置几何参数优化研究。探究集矿装置凸曲壁曲率半径与矿粒直径之比R/d、射流切向弧度θ和射流厚度与矿粒直径之比b/d对临界无因次射流流量q0的影响规律，并对影响显著性进行比较，同时结合集矿流场流速分布特征阐释矿粒受力运动特性。研究结果表明，b/d对集矿效率的影响最大，R/d次之，θ的影响最小；对比工况中，当R/d = 9、θ = 1.05、b/d = 0.26时，矿粒采集效果最佳。本研究可为设计研发高效低扰动集矿装置提供理论支撑。

• 单位
  海洋工程国家重点实验室; 上海交通大学