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题名深海采矿垂直管道级配粗颗粒固液两相流数值模拟研究
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作者
胡小林
王乐
徐礼康
聂程程
赵桂欣
万初一
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机构
中国船舶及海洋工程设计研究院
武汉海睿科创科技有限公司
上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院
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出处
《海洋工程》
北大核心
2025年第2期133-140,共8页
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文摘
矿物粗颗粒的垂直管道输送对于深海采矿较为适用。实际深海采矿工程中,矿物颗粒并非单一粒径,而是以级配形式存在。而级配矿物颗粒在垂直管道输运过程中的变化规律探究较少。文中将计算流体动力学(computational fluid dynamics,简称CFD)与离散元(discrete element method,简称DEM)相结合,对初始速度、进料体积分数和颗粒级配等不同工况下的管道内输运机理进行了深入研究。无论何种工况,小中大3种颗粒的轴向速度均从小到大分布,是因为小颗粒更多的与壁面发生碰撞、摩擦而损失动能。3种颗粒的轴向速度随着初始速度(从2 m/s到4 m/s)和进料体积分数(从2.5%到7.5%)的增加而增大,而颗粒级配的变化对其影响不大。流场的湍动能和轴向流体速度随着初始速度和进料体积分数的增加而增大;而随着颗粒级配的变化(从1∶1∶1到1∶6∶1),湍动能减少,轴向流体速度基本不变。壁面剪应力随着初始速度和进料浓度的增加而增大又随着级配变化而降低。结论对于了解深海采矿输运机理、提升输运效率具有重要意义。
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关键词
深海采矿
CFD-DEM
管道输运
级配粗颗粒
固液两相流
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Keywords
deep-sea mining
CFD-DEM
pipeline transport
graded coarse particles
solid-liquid two-phase flow
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分类号
P751
[交通运输工程—港口、海岸及近海工程]
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