揚礦電泵內流場數(shù)值模擬及性能預測.pdf

1、隨著礦產(chǎn)資源的日益減少，以及世界對礦產(chǎn)資源需求的不斷增加，海洋礦產(chǎn)開發(fā)技術越來越受到重視。在海洋采礦系統(tǒng)中，固液兩相流水力輸送系統(tǒng)的研發(fā)成為海洋采礦系統(tǒng)開發(fā)技術的關鍵，而揚礦電泵是其核心設備。經(jīng)過多年研究，我國自主設計出深海采礦系統(tǒng)所用揚礦電泵，并加工出兩級樣機，對該泵進行了清水及礦漿性能試驗?，F(xiàn)在迫切需要從理論的角度研究電泵內粗顆粒固液兩相流動機理，并進行揚礦電泵的數(shù)值仿真和性能預測等基礎研究，來為泵的優(yōu)化設計提供基礎。
　　

2、 本文以國家自然科學基金項目“海洋礦產(chǎn)資源開發(fā)揚礦裝備關鍵技術研究”為依托，以具有我國自主知識產(chǎn)權的揚礦電泵為研究對象，對揚礦電泵的設計參數(shù)進行了分析，說明海洋采礦系統(tǒng)中礦物顆粒粒徑的組成;根據(jù)深海采礦實際情況，提出非常適用于結核礦漿體的粗顆粒-均質介質兩相流模型，給出確定結核漿體中分界粒徑的方法;對固液兩相流理論進行研究，分析礦物顆粒在流場中的受力情況;結合數(shù)值模擬理論，推導出泵內流場中粗顆粒運動方程及漿體流動的湍流控制方程;對兩級電

3、泵和六級電泵在清水工況及固液工況下的內流場進行數(shù)值模擬，分析內流場中流動參數(shù)的變化規(guī)律及顆粒的運行軌跡;對仿真得到的結果進行分析，得到電泵在不同流量下的性能特性，并繪制性能特性曲線，與試驗結果進行對比，考察數(shù)值模擬及創(chuàng)新多相流模型在揚礦電泵內流場固液兩相流動分析方面的可靠性。
　　 經(jīng)過本文研究獲得:創(chuàng)新粗顆粒-均質介質兩相流計算模型能夠較好的反映采礦電泵內流場中的實際情況，利用該模型仿真計算得到的結果精確度較高，可為進一步優(yōu)化