揚(yáng)礦電泵內(nèi)流場數(shù)值模擬及性能預(yù)測.pdf

1、隨著礦產(chǎn)資源的日益減少，以及世界對礦產(chǎn)資源需求的不斷增加，海洋礦產(chǎn)開發(fā)技術(shù)越來越受到重視。在海洋采礦系統(tǒng)中，固液兩相流水力輸送系統(tǒng)的研發(fā)成為海洋采礦系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)的關(guān)鍵，而揚(yáng)礦電泵是其核心設(shè)備。經(jīng)過多年研究，我國自主設(shè)計(jì)出深海采礦系統(tǒng)所用揚(yáng)礦電泵，并加工出兩級樣機(jī)，對該泵進(jìn)行了清水及礦漿性能試驗(yàn)。現(xiàn)在迫切需要從理論的角度研究電泵內(nèi)粗顆粒固液兩相流動機(jī)理，并進(jìn)行揚(yáng)礦電泵的數(shù)值仿真和性能預(yù)測等基礎(chǔ)研究，來為泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。
　　

2、 本文以國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“海洋礦產(chǎn)資源開發(fā)揚(yáng)礦裝備關(guān)鍵技術(shù)研究”為依托，以具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的揚(yáng)礦電泵為研究對象，對揚(yáng)礦電泵的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了分析，說明海洋采礦系統(tǒng)中礦物顆粒粒徑的組成;根據(jù)深海采礦實(shí)際情況，提出非常適用于結(jié)核礦漿體的粗顆粒-均質(zhì)介質(zhì)兩相流模型，給出確定結(jié)核漿體中分界粒徑的方法;對固液兩相流理論進(jìn)行研究，分析礦物顆粒在流場中的受力情況;結(jié)合數(shù)值模擬理論，推導(dǎo)出泵內(nèi)流場中粗顆粒運(yùn)動方程及漿體流動的湍流控制方程;對兩級電

3、泵和六級電泵在清水工況及固液工況下的內(nèi)流場進(jìn)行數(shù)值模擬，分析內(nèi)流場中流動參數(shù)的變化規(guī)律及顆粒的運(yùn)行軌跡;對仿真得到的結(jié)果進(jìn)行分析，得到電泵在不同流量下的性能特性，并繪制性能特性曲線，與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，考察數(shù)值模擬及創(chuàng)新多相流模型在揚(yáng)礦電泵內(nèi)流場固液兩相流動分析方面的可靠性。
　　 經(jīng)過本文研究獲得:創(chuàng)新粗顆粒-均質(zhì)介質(zhì)兩相流計(jì)算模型能夠較好的反映采礦電泵內(nèi)流場中的實(shí)際情況，利用該模型仿真計(jì)算得到的結(jié)果精確度較高，可為進(jìn)一步優(yōu)化