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摘要
随着陆地资源日益短缺，深海矿产资源将成为人类未来社会经济可持续发展的重要保障。采集装置作为深海采矿系统的重要组成部分，不仅要解决采集率问题还要关注采矿活动造成的环境扰动。基于康达效应与CFD方法，获取采集装置不同运动状态下的流场数值模拟结果，精细划分流场内部结核各运动阶段的迁移状态，并使用射流角度与凸曲面壁半径控制变量，探讨采集装置参数对流场特征的影响，进而优化采集装置参数匹配。结果表明：1）采集装置射流角度和凸曲面壁半径的增大，增加了流场均匀度，使得动能更集中于底部区域，采集装置运动速度的增加会增强凸曲面壁下康达效应，当速度为0.5 m/s时，内部流场较为稳定；2）采集装置射流角度、凸曲面壁半径与结核升力指数和曳力存在显著相关性，一定范围内，升力指数随着采集装置射流角度变大或凸曲面壁半径变小而升高；3）分析对比结核运动阶段中迁移变化，当采集装置离底高度为80 mm，射流角度为45°，凸曲面壁半径为350 mm，采集装置运动速度为0.5 m/s时，结核能够精准进入吸入口。研究结果可为深海多金属结核采集装置的设计与研发提供重要参考。
- 出版日期2023
- 单位中国地质大学（北京）; 北京探矿工程研究所
