极端工况下深海扬矿泵CFD-DEM耦合仿真与试验研究

来源 :中国有色金属学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lytmxl
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深海扬矿电泵是深海采矿提升系统的重要设备,其形式为多级离心泵,负责将含有粗颗粒的矿浆提升至水面.其内部流动为复杂的粗颗粒?海水二相流,通过普通的试验难以观测内部流动特征.通过CFD-DEM耦合模拟仿真,获得了深海扬矿电泵在超过额定浓度、输送极端大颗粒、偏移额定流量以及电力故障矿浆回流时的泵内流动特征.开展了清水和矿浆试验,验证了仿真的正确性.泵在流量偏离50%,矿浆浓度超过额定值100%,当颗粒直径超过最大粒径100%时仍旧具有良好的输送和一定的回流性能.
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将多金属结核从数千米的海底提升到水面是采矿作业的关键环节.本文阐述了深海多金属结核商业开采对水下垂直提升系统的要求,总结了气力和水力两种提升方式的工作原理,研究了主要提升参数对系统的性能影响,从系统结构可靠性、经济性、能效指标、产能实现等方面全面分析了两种提升方式的优劣,通过对比认为,水力提升方式更适合深海多金属结核商业开采.在此基础上,开展了深海多金属结核商业开采水下垂直提升系统的设计研究,提出了提升系统基本技术方案.结合提升泵试验样机的清水试验和矿浆输送试验,验证了深海多金属结核商业开采水下垂直提升系