为研究深海水力集矿过程中,管道直径、入口速度和结核直径与临界起升高度之间的关系,通过已解析的计算流体力学-离散元耦合算法(Computational Fluid Dynamics-Discrete Element Method,CFD-DEM)中的浸入边界法,基于CFDEMcoupling开源...为研究深海水力集矿过程中,管道直径、入口速度和结核直径与临界起升高度之间的关系,通过已解析的计算流体力学-离散元耦合算法(Computational Fluid Dynamics-Discrete Element Method,CFD-DEM)中的浸入边界法,基于CFDEMcoupling开源软件平台,采用浸入边界法耦合求解器对该过程进行数值模拟。对流场进行分析,得到结核起升的主要原因是结核周围存在的上下压力差及与海水的速度差,同时发现,结核在起升过程中是缓慢离开海底,快速起升靠近管口,只要结核起升到一定高度,即可被成功采集。在不同管道直径、入口速度和结核直径条件下,改变管口与海底的垂直高度,计算81个算例,得到27种情况下的近似临界起升高度。对数据分析得到近似临界起升高度随着管道直径、入口速度和结核直径的关系,工况系数与近似临界起升高度呈线性关系。本文可为深海采矿作业和后续实验研究提供参考。展开更多
文摘为研究深海水力集矿过程中,管道直径、入口速度和结核直径与临界起升高度之间的关系,通过已解析的计算流体力学-离散元耦合算法(Computational Fluid Dynamics-Discrete Element Method,CFD-DEM)中的浸入边界法,基于CFDEMcoupling开源软件平台,采用浸入边界法耦合求解器对该过程进行数值模拟。对流场进行分析,得到结核起升的主要原因是结核周围存在的上下压力差及与海水的速度差,同时发现,结核在起升过程中是缓慢离开海底,快速起升靠近管口,只要结核起升到一定高度,即可被成功采集。在不同管道直径、入口速度和结核直径条件下,改变管口与海底的垂直高度,计算81个算例,得到27种情况下的近似临界起升高度。对数据分析得到近似临界起升高度随着管道直径、入口速度和结核直径的关系,工况系数与近似临界起升高度呈线性关系。本文可为深海采矿作业和后续实验研究提供参考。
