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中南大学学报(自然科学版)

Journal of Central South University

第48卷    第5期    总第273期    2017年5月

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文章编号:1672-7207(2017)05-1198-06
深海多金属硫化物集矿罩的流场分析和参数优化
刘少军1, 2, 3,胡建华1, 2, 3,戴瑜1, 2, 3,胡琼1, 2, 3,吕彤1, 2

(1. 中南大学 机电工程学院,湖南 长沙,410083;
2. 长沙矿冶研究院 深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室,湖南 长沙,410012;
3. 中南大学 深圳研究院,广东 深圳,518000
)

摘 要: 在1种新的深海多金属硫化物开采设备的基础上,以双螺旋滚筒采集罩下的流体为研究对象,针对硫化物采集过程中可能形成的复杂多相流以及可能造成对周围海域生态环境污染等问题,采用Fluent的Coupled SIMPLE 算法及RNG k-ε湍流模型对流场进行仿真计算和分析比较,并且对多个物理参数,如2个滚筒之间的中心距、滚筒的转速、转动方向、矿物的堆积高度、矿物的颗粒直径和抽吸速度等进行优化。研究结果表明:为了达到最优的抽吸效果,2个滚筒中心距有最优值;海水入口处的速度不是越大越好,当海水入口处速度达到2 m/s后,再增加海水速度对缩短抽吸时间的效果不明显;2个滚筒相向运动对缩短抽吸时间效果明显;减少矿物粒径对缩短抽吸时间效果不明显。

 

关键词: 深海多金属硫化物;固-液两相流;参数优化

Flow field analysis and parameter optimization of deep-sea collector of SMS
LIU Shaojun1, 2, 3, HU Jianhua1, 2, 3, DAI Yu1, 2, 3, HU Qiong1, 2, 3, Lü Tong1, 2

1. School of Mechanical and Electrical Engineering, Central South University, Changsha 410083, China;
2. State Key Laboratory of Deep Sea Mineral Resources Development and Utilization Technology,
Changsha Research Institute of Mining and Metallurgy, Changsha 410012, China;
3. Shenzhen Research Institute of Central South University, Shenzhen 518000, China

Abstract:On the basis of a new deep-sea polymetallic sulfide mining device, the fluid under the double spiral drum collecting hood was used to study the complex multiphase flow which may be formed during the sulfide collection process and the possible impact on the surrounding marine environment pollution and other issues, coupled SIMPLE algorithm and RNG k-ε turbulence model of the CFD software Fluent were used to simulate and analyze, a number of physical parameters were chosen for optimization, such as the center distance between two spiral drums, drum speed, rotation direction, mineral accumulation height, the ore diameter, pumping velocity and so on. The results show that the distance of two drums has the optimum value to reach the optimal pumping effect. Seawater at the entrance of the speed is not the faster the better, when the speed reaches 2 m/s, shortening the pumping time effect is not obvious. The opposite direction of drums can reduce the time of pumping. Mineral particle size also has slight impact on pumping time.

 

Key words: seafloor massive sulfide; solid-liquid two phase flow; parameter optimization

中南大学学报(自然科学版)
  ISSN 1672-7207
CN 43-1426/N
ZDXZAC
中南大学学报(英文版)
  ISSN 2095-2899
CN 43-1516/TB
JCSTFT
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