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海底矿产资源开发技术经济评价模型研究 被引量:2
1
作者 刘畅 李艳 +1 位作者 张亮 李传良 《中国矿业》 北大核心 2016年第8期69-73,共5页
海底矿产资源技术经济评价研究是当前我国国际海底资源开发工作中必不可少的重要内容。本文针对海底矿产资源及其开发利用技术现状,基于折现现金流量法,建立了适合我国的海底矿产资源开发技术经济评价模型。并利用该评价模型针对具体项... 海底矿产资源技术经济评价研究是当前我国国际海底资源开发工作中必不可少的重要内容。本文针对海底矿产资源及其开发利用技术现状,基于折现现金流量法,建立了适合我国的海底矿产资源开发技术经济评价模型。并利用该评价模型针对具体项目进行了实例评价分析,结果表明海底矿产资源开发项目具有投资大、收益高、高回报率的特点。进一步的敏感性分析表明:对经济效益影响最大的因素依次为矿石产量、矿石品位和金属价格。 展开更多
关键词 海底矿产资源 技术经济评价 折现现金流量法 敏感性分析
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从市场、技术和制度看国际海底矿产资源的商业开采时机 被引量:10
2
作者 刘少军 杨保华 +1 位作者 刘畅 戴瑜 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期126-129,共4页
探讨了国际海底矿产资源商业开采的影响因素,分析了深海矿产资源中主要金属镍、钴、铜的近中期供需趋势、深海采矿技术和装备的发展现状、国际海底采矿制度制定面临的难题,在此基础上,对国际海底矿产资源商业开采时机进行了预判,并提出... 探讨了国际海底矿产资源商业开采的影响因素,分析了深海矿产资源中主要金属镍、钴、铜的近中期供需趋势、深海采矿技术和装备的发展现状、国际海底采矿制度制定面临的难题,在此基础上,对国际海底矿产资源商业开采时机进行了预判,并提出我国应积极应对的建议。 展开更多
关键词 海底矿产资源 商业开采时机 金属供需分析 深海采矿 海底多金属结核
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新型深海多金属结核非连续采矿作业系统研究
3
作者 张明 郑皓 +2 位作者 双志 王伟 李小艳 《矿冶工程》 北大核心 2025年第2期6-12,共7页
提出了“海底矿石富集采集-柔性管输送-料仓高速提升”的新型深海多金属结核非连续采矿作业系统。以中国五矿多金属结核勘探合同区水深5 200 m、提升矿石综合产能100 t/h为开采目标,进行了该作业系统中采集系统、软管输送系统、料仓提... 提出了“海底矿石富集采集-柔性管输送-料仓高速提升”的新型深海多金属结核非连续采矿作业系统。以中国五矿多金属结核勘探合同区水深5 200 m、提升矿石综合产能100 t/h为开采目标,进行了该作业系统中采集系统、软管输送系统、料仓提升系统的关键设备设计选型。采用水动力仿真计算开展了软管构型及载荷特征、料仓提升过程缆绳载荷特性等分析。结果表明,软管浮力块数量18个、输送软管最小弯曲半径1.6 m、最大张力4.98 kN条件下,该作业系统能满足最小弯曲半径和安全载荷需求;料仓高速提升过程中,缆绳综合应力安全系数5.22~6.03,大于国家标准要求的安全系数,验证了新型深海非连续采矿作业系统的可靠性。 展开更多
关键词 深海采矿 非连续采矿 多金属结核 采集系统 软管输送 深海采矿车 料仓提升 水动力学 软管构型 缆绳
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基于向量式有限元的深海采矿立管动力响应分析
4
作者 徐靖昌 郑皓 +2 位作者 闫鸿浩 张明 王莹莹 《计算力学学报》 北大核心 2025年第3期369-376,403,共9页
深海采矿立管是金属结核、富钴结壳、硫化物等水下金属矿产采集输送系统的重要组成部分,复杂海洋环境载荷对立管力学特性产生了不利影响。向量式有限元法是基于向量式力学的一种新的动力学分析方法,本文基于向量式有限元法编制Matlab程... 深海采矿立管是金属结核、富钴结壳、硫化物等水下金属矿产采集输送系统的重要组成部分,复杂海洋环境载荷对立管力学特性产生了不利影响。向量式有限元法是基于向量式力学的一种新的动力学分析方法,本文基于向量式有限元法编制Matlab程序对水下5000米级采矿立管进行动力响应分析,计算立管在波浪、海流等条件下的位移构型、轴向内力和弯矩分布,并将结果与Abaqus和Orcaflex结果进行对比验证,同时运用该方法进一步分析了采矿船运动、结构阻尼及内流速度对立管动力响应的影响。结果表明,采矿船运动会增大立管横向偏移及两端轴力幅值,结构阻尼会降低采矿船对立管的影响并使结构更快趋于稳定,内流则会使得立管顶端轴力减小,且减小量与内流速度正相关。同时也表明,向量式有限元法模拟采矿立管动力响应行为具有较高准确性和可行性,为深海采矿立管机理研究提供了一种新的简便的有限元方法。 展开更多
关键词 深海采矿 立管 向量式有限元法 动力响应 波流载荷 内流 采矿船运动
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深海采矿沉积物羽流静水扩散特性试验研究
5
作者 刘泽霖 陈时平 +2 位作者 郑皓 吴翔 饶秋华 《矿冶工程》 北大核心 2025年第3期63-68,76,共7页
采用Fluent软件建立深海采矿车行走对海底沉积物扰动作用的数值仿真模型,分析了海底沉积物羽流产生机理,并开展海底沉积物羽流静水扩散的大型水槽试验,探明不同初始质量浓度下沉积物羽流扩散的形态特征和浓度变化规律。结果表明:海底沉... 采用Fluent软件建立深海采矿车行走对海底沉积物扰动作用的数值仿真模型,分析了海底沉积物羽流产生机理,并开展海底沉积物羽流静水扩散的大型水槽试验,探明不同初始质量浓度下沉积物羽流扩散的形态特征和浓度变化规律。结果表明:海底沉积物羽流主要由采矿车行走对海底沉积物扰动作用所致;不同排放质量浓度下沉积物羽流扩散的整体形态特征大致相同,可分为初始排放、初次沉降和扩散、反弹再沉降扩散3个阶段,而羽流扩散浓度经历了快速上升、快速下降、缓慢下降至稳定3个阶段。 展开更多
关键词 深海采矿 环境影响评价 海洋环境保护 采矿车 海底沉积物 悬浮物 羽流 大型水槽 静水试验 扩散 沉降
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深海多金属结核集矿装置水力输送流场分析与试验 被引量:2
6
作者 彭建平 李俊 +2 位作者 程阳锐 黎宙 吴冬华 《矿冶工程》 CAS 北大核心 2024年第2期1-4,共4页
对深海多金属结核集矿装置水力输送流场进行了理论计算,得到了多金属结核粒径与输送通道最小输送速度的关系;仿真分析了喷嘴射流速度分别为15、20、25 m/s时输送通道内水流流态分布,给出了流道下表面30 mm处的流速。在实验室进行了输送... 对深海多金属结核集矿装置水力输送流场进行了理论计算,得到了多金属结核粒径与输送通道最小输送速度的关系;仿真分析了喷嘴射流速度分别为15、20、25 m/s时输送通道内水流流态分布,给出了流道下表面30 mm处的流速。在实验室进行了输送喷嘴不同射流速度的采集试验,实验结果与理论计算及仿真分析结果相符。 展开更多
关键词 多金属结核 深海采矿 集矿装置 喷嘴射流 流体仿真 管道输送
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深海采矿装备布放回收过程中脐带缆动力学响应特性研究 被引量:2
7
作者 王伟 陈时平 +2 位作者 张明 双志 吴卓 《矿冶工程》 CAS 北大核心 2024年第1期12-15,20,共5页
基于时域耦合分析法,建立了母船-深海采矿装备-脐带缆三维非线性水动力学模型,并对布放及回收过程中脐带缆的水动力响应特性进行了数值计算与分析。结果表明,4级海况时,深海采矿装备(水中重10 t)可以在速度0.8 m/s条件下安全布放和回收... 基于时域耦合分析法,建立了母船-深海采矿装备-脐带缆三维非线性水动力学模型,并对布放及回收过程中脐带缆的水动力响应特性进行了数值计算与分析。结果表明,4级海况时,深海采矿装备(水中重10 t)可以在速度0.8 m/s条件下安全布放和回收;在波浪和海流共同作用下,深海采矿装备在布放开始阶段和回收结束阶段都有强烈的振荡和摆幅,可安装防摇止荡装置来降低振荡和摆动。 展开更多
关键词 深海采矿装备 深海采矿系统 布放 回收 脐带缆 动力学响应
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深海矿产矿浆泵矿石颗粒回流性能
8
作者 关英杰 邹丽 +2 位作者 郑皓 边有刚 于宗冰 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期1557-1565,共9页
针对深海采矿矿浆泵回流较差的问题,本文使用计算流体力学-离散元方法(CFD-DEM)方法,计算球形颗粒在某型矿浆泵单级和两级叶轮导叶内的回流,混合粒径颗粒回流以及非球形颗粒的回流情况。颗粒群在单级叶轮导叶回流时,由于不同导叶叶片与... 针对深海采矿矿浆泵回流较差的问题,本文使用计算流体力学-离散元方法(CFD-DEM)方法,计算球形颗粒在某型矿浆泵单级和两级叶轮导叶内的回流,混合粒径颗粒回流以及非球形颗粒的回流情况。颗粒群在单级叶轮导叶回流时,由于不同导叶叶片与叶轮叶片之间的相对位置差异,不同导叶流道内颗粒群的回流情况不同;颗粒群的回流情况与叶轮导叶的形状有关,高比转速小包角叶片的设计更有利于颗粒回流。颗粒群在两级叶轮导叶内回流时,次级叶轮导叶内颗粒流动情况与单级基本相同,但首级不同导叶流道内的颗粒分布既受到首级叶轮导叶叶片相对位置的影响,还与首级导叶叶片和次级叶轮叶片的相对位置有关。混合粒径颗粒群的回流能力要弱于单一粒径,不同粒径颗粒在不同级叶轮导叶内通过时间也有所差异。相对于球形颗粒,非球形颗粒回流性能要差很多,增大了可回流矿浆泵的设计难度。 展开更多
关键词 深海采矿 浆料输送 计算流体力学-离散元方法 回流 非球形颗粒 数值模拟 固液两相流 矿浆泵
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深海多金属结核开采过程中脱泥预处理装置研究 被引量:1
9
作者 吴冬华 《矿冶工程》 CAS 北大核心 2024年第6期6-10,15,共6页
海底采矿车在采集深海多金属结核时携带大量沉积物,为减少采矿尾水对海洋环境的影响,开发了双螺旋滚筒结构和直排拦阻网结构的两种高效、低扩散脱泥预处理装置,并集成射流输送辅助试验设备、配备在线监测系统。采用计算流体动力学仿真... 海底采矿车在采集深海多金属结核时携带大量沉积物,为减少采矿尾水对海洋环境的影响,开发了双螺旋滚筒结构和直排拦阻网结构的两种高效、低扩散脱泥预处理装置,并集成射流输送辅助试验设备、配备在线监测系统。采用计算流体动力学仿真和实验室试验对该装置的脱泥效果和环境保护性能进行评估。结果显示,直排拦阻网结构脱泥预处理装置脱泥率超过98%,它能迅速分离泥沙,并在较短时间内使泥沙沉降,有效控制采矿车羽流,提高采矿输送效率,从源头减少采矿尾水的污染。 展开更多
关键词 深海多金属结核 海底采矿车 脱泥 浊度监测 海洋环境保护 深海采矿 计算流体力学
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高端板材表面除鳞清理工艺研究
10
作者 黄海花 柯熠 +3 位作者 毛桂庭 韩德奎 欧阳邓培 高波 《矿冶工程》 北大核心 2025年第4期175-179,共5页
为改善高端板材除鳞清理表面质量,将钢铁生态除鳞(SED)技术与不同的表面预处理工艺相结合,形成不同的组合工艺路线并开展试验研究,分析不同组合工艺处理后的表面样貌、表面粗糙度和表面微观形貌、表面能谱情况,获得最佳的处理工艺为SED... 为改善高端板材除鳞清理表面质量,将钢铁生态除鳞(SED)技术与不同的表面预处理工艺相结合,形成不同的组合工艺路线并开展试验研究,分析不同组合工艺处理后的表面样貌、表面粗糙度和表面微观形貌、表面能谱情况,获得最佳的处理工艺为SED+辊刷液浸泡+百洁布轮抛磨+高压冲洗,经该工艺处理后,试样表面色泽均匀、整体呈金属色,表面粗糙度和氧含量明显降低,能有效提高汽车用第三代AHSS钢板清理后的表面质量。 展开更多
关键词 高端板材 钢铁生态除鳞 表面清理 AHSS钢 磨料射流 表面除鳞
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稀软底质表面深海采矿作业车触底特性分析 被引量:13
11
作者 程阳锐 曾轩 +1 位作者 李小艳 郑皓 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期44-47,共4页
为分析深海采矿作业车在稀软底质表面行走时自身沉陷以及与底质的法向粘附力的触底特性,通过室内小型底板代替作业车底部触底部件,开展了作业车触底沉陷特性以及法向粘附特性试验。结果表明,压陷量随接地比压增大而增大;长宽比较大的底... 为分析深海采矿作业车在稀软底质表面行走时自身沉陷以及与底质的法向粘附力的触底特性,通过室内小型底板代替作业车底部触底部件,开展了作业车触底沉陷特性以及法向粘附特性试验。结果表明,压陷量随接地比压增大而增大;长宽比较大的底板压陷量明显大于长宽比较小的底板。粘附力与底板面积呈现较好的线性关系,相关系数R2=0.94,回归直线的斜率为894.56 N/m2。 展开更多
关键词 深海采矿 多金属结核 稀软底质 采矿作业车 沉陷 粘附
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国际海底矿区竞争格局与应对策略
12
作者 刘成军 李满红 +1 位作者 郑皓 双志 《矿冶工程》 北大核心 2025年第4期8-13,共6页
通过梳理国际海底管理局(ISA)已核准的国际海底矿区勘探合同特征,从时间变化、空间分布、矿种类型等不同视角分析了国际海底矿区竞争状态和变化趋势。基于分析结果,提出以商业公司为主体、加强与非洲和ISA企业部国际合作、优先开发多金... 通过梳理国际海底管理局(ISA)已核准的国际海底矿区勘探合同特征,从时间变化、空间分布、矿种类型等不同视角分析了国际海底矿区竞争状态和变化趋势。基于分析结果,提出以商业公司为主体、加强与非洲和ISA企业部国际合作、优先开发多金属结核、培育优势承包者、维护承包者权益等应对国际海底矿区形势变化的策略。 展开更多
关键词 海洋资源 深海采矿 国际海底矿区 勘探合同 竞争格局 应对策略
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深海粗颗粒矿石浮游速度的试验研究 被引量:14
13
作者 唐达生 肖红 +3 位作者 宋跃文 龚德文 夏建新 李满红 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期1-5,8,共6页
以单颗粒沉降运动为研究基础,采用高速摄影技术对锰结核、富钴结壳、多金属硫化物及模拟结核粗颗粒矿石进行了浮游速度试验研究,得到了粗颗粒矿石单颗粒和群体颗粒浮游速度计算公式,计算结果与试验实测数据吻合较好,对垂直管道水力输送... 以单颗粒沉降运动为研究基础,采用高速摄影技术对锰结核、富钴结壳、多金属硫化物及模拟结核粗颗粒矿石进行了浮游速度试验研究,得到了粗颗粒矿石单颗粒和群体颗粒浮游速度计算公式,计算结果与试验实测数据吻合较好,对垂直管道水力输送系统参数设计和正常运行有一定参考价值。 展开更多
关键词 深海采矿 水力输送 管道输送 扬矿 垂直管道 粗颗粒 沉降速度 浮游速度
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深海粗颗粒矿石垂直管道水力提升技术 被引量:22
14
作者 唐达生 阳宁 金星 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期1-8,共8页
全面论述了近30年来国内外深海采矿垂直管道水力提升技术的发展和研究现状,对十几个国家深海采矿垂直管道水力提升系统进行了描述和分析,重点介绍了我国深海采矿垂直管道水力提升技术的研究成果。从管道输送安全角度考虑,论述了垂直管... 全面论述了近30年来国内外深海采矿垂直管道水力提升技术的发展和研究现状,对十几个国家深海采矿垂直管道水力提升系统进行了描述和分析,重点介绍了我国深海采矿垂直管道水力提升技术的研究成果。从管道输送安全角度考虑,论述了垂直管道堵塞的关键问题和解决措施,可为我国深海多金属结核、富钴结壳和热液硫化物等金属矿产资源垂直管道水力提升技术的研究提供参考。 展开更多
关键词 深海采矿 垂直管道 水力提升 粗颗粒 多金属结核
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海底多金属硫化物开发动态与前景分析 被引量:34
15
作者 邬长斌 刘少军 戴瑜 《海洋通报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期101-109,共9页
介绍了澳大利亚鹦鹉螺矿业公司和海王星矿业公司在西南太平洋区域对海底块状多金属硫化物(SMS)的商业勘探活动和开采计划等活动的最新进展,并从海底多金属硫化物的金属品质、开发的技术可行性与经济性、深海采矿的环境保护与法律政策等... 介绍了澳大利亚鹦鹉螺矿业公司和海王星矿业公司在西南太平洋区域对海底块状多金属硫化物(SMS)的商业勘探活动和开采计划等活动的最新进展,并从海底多金属硫化物的金属品质、开发的技术可行性与经济性、深海采矿的环境保护与法律政策等方面对海底多金属硫化物开发的前景作了分析。 展开更多
关键词 海底块状硫化物 海洋矿产资源 深海采矿
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深海采矿锰结核泵的试验研究 被引量:6
16
作者 唐达生 阳宁 +2 位作者 龚德文 肖红 夏建新 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2015年第4期101-107,共7页
锰结核泵是深海采矿扬矿系统中的关键设备,为了研究泵结核矿浆工作性能,在实验室构建了一套高30 m、内径204 mm,可提供最大管网阻力2.5 MPa的泵矿浆性能试验系统,采用不同模拟结核粒径进行了泵矿浆工作特性试验。试验结果表明,锰结核泵... 锰结核泵是深海采矿扬矿系统中的关键设备,为了研究泵结核矿浆工作性能,在实验室构建了一套高30 m、内径204 mm,可提供最大管网阻力2.5 MPa的泵矿浆性能试验系统,采用不同模拟结核粒径进行了泵矿浆工作特性试验。试验结果表明,锰结核泵基本上达到了预期设计指标,分析了模拟结核粒径d≤50 mm矿浆回流试验泵流道堵塞的原因,初步讨论了锰结核泵的环形格栅通道和泵流道问题,可作为我国中试多级锰结核泵的设计依据。 展开更多
关键词 深海采矿 提升管道 锰结核 粒径
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深海履带车的路径跟踪控制算法 被引量:10
17
作者 韩庆珏 刘少军 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期472-478,共7页
建立深海履带车运动学和路径偏差模型,并针对履带车在工作环境中出现的路径偏差问题提出一种新的路径跟踪算法。基于履带车的行走动力约束,路径跟踪算法中引入线速度和角速度中间变量,避免了由于履带车驱动轮角速度突然变化所导致的系... 建立深海履带车运动学和路径偏差模型,并针对履带车在工作环境中出现的路径偏差问题提出一种新的路径跟踪算法。基于履带车的行走动力约束,路径跟踪算法中引入线速度和角速度中间变量,避免了由于履带车驱动轮角速度突然变化所导致的系统失稳。同时,为提高系统的响应时间,算法中增加与PID控制类似的比例环节,利用李雅普诺夫法证明控制系统的稳定性,并对深海采矿2种典型期望工作路径的路径跟踪进行仿真。研究结果表明:所提出的新的路径跟踪算法具有良好的快速性和稳定性,能够满足深海采矿履带车的行走控制要求,保证履带车良好的行走性能。 展开更多
关键词 深海 履带车 路径跟踪 算法
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粗颗粒水下管道输送系统振动的实验研究 被引量:4
18
作者 阳宁 周知进 +1 位作者 唐达生 王钊 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2014年第3期104-109,共6页
浸没于水中的粗颗粒管道输送系统,由于受到泵、内部两相流及外部流体三者的耦合激励,管道系统振动将对管道输送参数和安全稳定性产生严重影响。为了深入分析水下管道输送系统工作时振动的特性,设计了一套振动测试,对管道系统振动进行了... 浸没于水中的粗颗粒管道输送系统,由于受到泵、内部两相流及外部流体三者的耦合激励,管道系统振动将对管道输送参数和安全稳定性产生严重影响。为了深入分析水下管道输送系统工作时振动的特性,设计了一套振动测试,对管道系统振动进行了测试,获取管道在不同工况下的时域波形,通过快速傅里叶变换对振动信号进行频谱分析。试验结果表明:随着输送体积浓度增加,X与Y方向的最大振动幅度随着体积浓度增大而增大,但是Z方向的最大振动幅度则是随着体积浓度增加而降低;同一输送浓度情况下,Y方向振动幅度最大,X方向次之,Z方向最小;随着输送浓度提高,流体紊流引起的管道振动加剧。这些结论将为深海采矿管道支撑结构设计和减振提供参考。 展开更多
关键词 管道输送系统 粗颗粒 两相流 体积浓度 管道振动 频谱图
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考虑流固耦合的深海采矿长输流硬管力学行为 被引量:5
19
作者 李艳 贾广成 刘少军 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期3670-3676,共7页
利用Workbench软件建立深海采矿长输流硬管的流固耦合有限元模型,研究管长、顶端张力等因素对其固有频率的作用效果;分别在内流和外流作用下对硬管进行流固耦合动力学仿真,研究内流流速、内流密度、外流流速等对其力学特性的作用。... 利用Workbench软件建立深海采矿长输流硬管的流固耦合有限元模型,研究管长、顶端张力等因素对其固有频率的作用效果;分别在内流和外流作用下对硬管进行流固耦合动力学仿真,研究内流流速、内流密度、外流流速等对其力学特性的作用。研究结果表明:扬矿硬管的固有频率随着硬管长度的增加而降低,随着硬管所受的顶端张力的增加而增加;在内流作用下,扬矿硬管的最大侧向位移和最大主应力随着内流速度增大而增大,随着内流密度的增大而增大;在外部海流作用下,扬矿硬管的最大侧向位移和最大主应力随着外部海流速度增大而增大;为确保扬矿子系统高效平稳地工作,建议内流流速在合适的区间(如2.5-3.5 m/s)内变动,且整体深海采矿系统应在外部海流速度小于0.8 m/s条件下作业。 展开更多
关键词 深海采矿 扬矿硬管 流固耦合 力学行为
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深海多金属硫化物集矿罩的流场分析和参数优化 被引量:4
20
作者 刘少军 胡建华 +2 位作者 戴瑜 胡琼 吕彤 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1198-1203,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 深海多金属硫化物 固-液两相流 参数优化
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