矿石颗粒在摆动管道中的水力提升是深海采矿工程的重要研究内容。采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,简称CFD)与离散元(discrete element method,简称DEM)耦合方法针对摆动管道中的颗粒输送进行数值模拟。针对研究对象...矿石颗粒在摆动管道中的水力提升是深海采矿工程的重要研究内容。采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,简称CFD)与离散元(discrete element method,简称DEM)耦合方法针对摆动管道中的颗粒输送进行数值模拟。针对研究对象建立管道模型,在管道摆动同时以一定给料浓度(颗粒初始体积分数)稳定喷射颗粒,颗粒在给定初始流速流体的带动下向上输送。研究主要关注摆动管道中颗粒的体积分数分布、速度及颗粒碰撞,并开展其对管道摆动频率和幅值的参数敏感性分析。研究发现,颗粒在摆动管道中振荡上升,随着提升高度的增加,颗粒轴向速度逐渐增大,体积分数逐渐降低;摆动导致管道底部壁面上摆动方向侧受力集中,破坏风险较高,并使得颗粒的提升效率降低;颗粒水力提升受管道摆动幅值及频率影响明显,且相对于径向,颗粒输送参数在轴向上对摆动参数更为敏感。展开更多
文摘矿石颗粒在摆动管道中的水力提升是深海采矿工程的重要研究内容。采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,简称CFD)与离散元(discrete element method,简称DEM)耦合方法针对摆动管道中的颗粒输送进行数值模拟。针对研究对象建立管道模型,在管道摆动同时以一定给料浓度(颗粒初始体积分数)稳定喷射颗粒,颗粒在给定初始流速流体的带动下向上输送。研究主要关注摆动管道中颗粒的体积分数分布、速度及颗粒碰撞,并开展其对管道摆动频率和幅值的参数敏感性分析。研究发现,颗粒在摆动管道中振荡上升,随着提升高度的增加,颗粒轴向速度逐渐增大,体积分数逐渐降低;摆动导致管道底部壁面上摆动方向侧受力集中,破坏风险较高,并使得颗粒的提升效率降低;颗粒水力提升受管道摆动幅值及频率影响明显,且相对于径向,颗粒输送参数在轴向上对摆动参数更为敏感。
