1、深海多金屬結核采礦水力提升系統螺旋流發生裝置的設計與仿真/、人類正在迎接深海采礦時代的到來 , 世界各國的科學家們對海洋進行了大量 的探查與研究 , 發現海底儲存有大量的多金屬結核、鈷結殼、油氣資源、熱液礦 床及其它礦藏。尤其是大洋多金屬結核 , 廣泛分布于海洋深處的海底沉積物上。 本課題研究對象是國際上公認最具實用前途的深海采礦系統中最大的問題 - 如 何提升海底多金屬結核 ?本文通過對龍卷風高速旋轉角動量的分析 , 采用流體運 動與地球自轉相結合的方式 , 從整體系統研究流體螺旋流所必須遵循的動力學及 旋向的規律。通過研究龍卷風的運動 ,探討龍卷風形成機制 ,通過氣壓梯度力、 慣 性離心力

2、和黏性力三力相平衡的氣動力和熱力學方程組 , 求得龍卷風的三維速度 場的分布表達式 , 并從理論分析和探討人工生成龍卷風的可行性。建立和研究立軸螺旋上升流水力學模型。 同時, 對圓管上升螺旋流進行建模、 仿真和分析 , 為進一步的深海采礦多金屬結核螺旋流水力提升系統設計提供理論 基礎。提出設計高速螺旋流發生裝置 , 實現具有強大抽吸、貫穿和裹挾作用的多 金屬結核高速螺旋流 , 形成向心壓力場 , 使多金屬結核向心旋升 ,避免金屬結核與 管壁摩擦碰撞 , 并降低使螺旋流與管壁的摩擦阻力 ,從而極大地增強深海采礦多 金屬結核水力提升能力和提升效率 , 降低能量損耗的設計思想及理念。從深海采 礦水力

3、提升礦漿泵的輸送環境、性能參數要求、輸送形式等方面 , 闡明了深海采 水力提升礦漿泵的設計原則、 基本參數確定、 泵型選擇及我國在該領域的現狀與 未來的展望。通過深海采礦水力提升機理的研究和提升裝置的創新設計 , 改革和創新揚礦 管內多金屬結核流的形態和結構 , 提高深海水力提升多金屬的可靠性和經濟提升 效率。同時 , 建立揚礦管內多金屬結核螺旋流和提升裝置的力學模型 , 運用 Fluent 流體運動分析軟件 , 進行螺旋流提升裝置的模擬試驗 , 通過計算, 求得最 終描述流場的數值解 , 繪制壓力變化曲線 , 能量曲線 , 速度曲線等 , 并在此基礎上 分析總結水力提升參數和提升裝置設計參數

4、間的相互關系和變化規律 , 從而對提 升裝置的結構參數和各工藝參數進行設計及優化。設計出完整的 , 結構合理的深 海采礦水力提升裝置。深海多金屬結核采礦水力提升系統螺旋流發生裝置的設計與仿真/、人類正在迎接深海采礦時代的到來 , 世界各國的科學家們對海洋進行了大量 的探查與研究 , 發現海底儲存有大量的多金屬結核、鈷結殼、油氣資源、熱液礦 床及其它礦藏。尤其是大洋多金屬結核 , 廣泛分布于海洋深處的海底沉積物上。 本課題研究對象是國際上公認最具實用前途的深海采礦系統中最大的問題 - 如 何提升海底多金屬結核 ?本文通過對龍卷風高速旋轉角動量的分析 , 采用流體運 動與地球自轉相結合的方式 ,

5、從整體系統研究流體螺旋流所必須遵循的動力學及 旋向的規律。通過研究龍卷風的運動 ,探討龍卷風形成機制 ,通過氣壓梯度力、 慣 性離心力和黏性力三力相平衡的氣動力和熱力學方程組 , 求得龍卷風的三維速度 場的分布表達式 , 并從理論分析和探討人工生成龍卷風的可行性。建立和研究立軸螺旋上升流水力學模型。 同時, 對圓管上升螺旋流進行建模、 仿真和分析 , 為進一步的深海采礦多金屬結核螺旋流水力提升系統設計提供理論 基礎。提出設計高速螺旋流發生裝置 , 實現具有強大抽吸、貫穿和裹挾作用的多 金屬結核高速螺旋流 , 形成向心壓力場 , 使多金屬結核向心旋升 ,避免金屬結核與 管壁摩擦碰撞 , 并降低使

6、螺旋流與管壁的摩擦阻力 ,從而極大地增強深海采礦多 金屬結核水力提升能力和提升效率 , 降低能量損耗的設計思想及理念。從深海采 礦水力提升礦漿泵的輸送環境、性能參數要求、輸送形式等方面 , 闡明了深海采 水力提升礦漿泵的設計原則、 基本參數確定、 泵型選擇及我國在該領域的現狀與 未來的展望。通過深海采礦水力提升機理的研究和提升裝置的創新設計 , 改革和創新揚礦 管內多金屬結核流的形態和結構 , 提高深海水力提升多金屬的可靠性和經濟提升 效率。同時 , 建立揚礦管內多金屬結核螺旋流和提升裝置的力學模型 , 運用 Fluent 流體運動分析軟件 , 進行螺旋流提升裝置的模擬試驗 , 通過計算, 求得最 終描述流場的數值解 , 繪制壓力變化曲線 , 能量曲線 , 速度曲線等