深海多金屬結(jié)核采礦水力提升系統(tǒng)螺旋流發(fā)生裝置的設(shè)計(jì)與仿真

1、深海多金屬結(jié)核采礦水力提升系統(tǒng)螺旋流發(fā)生裝置的設(shè)計(jì)與仿真/、人類正在迎接深海采礦時(shí)代的到來 , 世界各國的科學(xué)家們對(duì)海洋進(jìn)行了大量 的探查與研究 , 發(fā)現(xiàn)海底儲(chǔ)存有大量的多金屬結(jié)核、鈷結(jié)殼、油氣資源、熱液礦 床及其它礦藏。尤其是大洋多金屬結(jié)核 , 廣泛分布于海洋深處的海底沉積物上。 本課題研究對(duì)象是國際上公認(rèn)最具實(shí)用前途的深海采礦系統(tǒng)中最大的問題 - 如 何提升海底多金屬結(jié)核 ?本文通過對(duì)龍卷風(fēng)高速旋轉(zhuǎn)角動(dòng)量的分析 , 采用流體運(yùn) 動(dòng)與地球自轉(zhuǎn)相結(jié)合的方式 , 從整體系統(tǒng)研究流體螺旋流所必須遵循的動(dòng)力學(xué)及 旋向的規(guī)律。通過研究龍卷風(fēng)的運(yùn)動(dòng) ,探討龍卷風(fēng)形成機(jī)制 ,通過氣壓梯度力、 慣 性離心力

2、和黏性力三力相平衡的氣動(dòng)力和熱力學(xué)方程組 , 求得龍卷風(fēng)的三維速度 場(chǎng)的分布表達(dá)式 , 并從理論分析和探討人工生成龍卷風(fēng)的可行性。建立和研究立軸螺旋上升流水力學(xué)模型。 同時(shí), 對(duì)圓管上升螺旋流進(jìn)行建模、 仿真和分析 , 為進(jìn)一步的深海采礦多金屬結(jié)核螺旋流水力提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供理論 基礎(chǔ)。提出設(shè)計(jì)高速螺旋流發(fā)生裝置 , 實(shí)現(xiàn)具有強(qiáng)大抽吸、貫穿和裹挾作用的多 金屬結(jié)核高速螺旋流 , 形成向心壓力場(chǎng) , 使多金屬結(jié)核向心旋升 ,避免金屬結(jié)核與 管壁摩擦碰撞 , 并降低使螺旋流與管壁的摩擦阻力 ,從而極大地增強(qiáng)深海采礦多 金屬結(jié)核水力提升能力和提升效率 , 降低能量損耗的設(shè)計(jì)思想及理念。從深海采 礦水力

3、提升礦漿泵的輸送環(huán)境、性能參數(shù)要求、輸送形式等方面 , 闡明了深海采 水力提升礦漿泵的設(shè)計(jì)原則、 基本參數(shù)確定、 泵型選擇及我國在該領(lǐng)域的現(xiàn)狀與 未來的展望。通過深海采礦水力提升機(jī)理的研究和提升裝置的創(chuàng)新設(shè)計(jì) , 改革和創(chuàng)新?lián)P礦 管內(nèi)多金屬結(jié)核流的形態(tài)和結(jié)構(gòu) , 提高深海水力提升多金屬的可靠性和經(jīng)濟(jì)提升 效率。同時(shí) , 建立揚(yáng)礦管內(nèi)多金屬結(jié)核螺旋流和提升裝置的力學(xué)模型 , 運(yùn)用 Fluent 流體運(yùn)動(dòng)分析軟件 , 進(jìn)行螺旋流提升裝置的模擬試驗(yàn) , 通過計(jì)算, 求得最 終描述流場(chǎng)的數(shù)值解 , 繪制壓力變化曲線 , 能量曲線 , 速度曲線等 , 并在此基礎(chǔ)上 分析總結(jié)水力提升參數(shù)和提升裝置設(shè)計(jì)參數(shù)

4、間的相互關(guān)系和變化規(guī)律 , 從而對(duì)提 升裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)和各工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)及優(yōu)化。設(shè)計(jì)出完整的 , 結(jié)構(gòu)合理的深 海采礦水力提升裝置。深海多金屬結(jié)核采礦水力提升系統(tǒng)螺旋流發(fā)生裝置的設(shè)計(jì)與仿真/、人類正在迎接深海采礦時(shí)代的到來 , 世界各國的科學(xué)家們對(duì)海洋進(jìn)行了大量 的探查與研究 , 發(fā)現(xiàn)海底儲(chǔ)存有大量的多金屬結(jié)核、鈷結(jié)殼、油氣資源、熱液礦 床及其它礦藏。尤其是大洋多金屬結(jié)核 , 廣泛分布于海洋深處的海底沉積物上。 本課題研究對(duì)象是國際上公認(rèn)最具實(shí)用前途的深海采礦系統(tǒng)中最大的問題 - 如 何提升海底多金屬結(jié)核 ?本文通過對(duì)龍卷風(fēng)高速旋轉(zhuǎn)角動(dòng)量的分析 , 采用流體運(yùn) 動(dòng)與地球自轉(zhuǎn)相結(jié)合的方式 ,

5、從整體系統(tǒng)研究流體螺旋流所必須遵循的動(dòng)力學(xué)及 旋向的規(guī)律。通過研究龍卷風(fēng)的運(yùn)動(dòng) ,探討龍卷風(fēng)形成機(jī)制 ,通過氣壓梯度力、 慣 性離心力和黏性力三力相平衡的氣動(dòng)力和熱力學(xué)方程組 , 求得龍卷風(fēng)的三維速度 場(chǎng)的分布表達(dá)式 , 并從理論分析和探討人工生成龍卷風(fēng)的可行性。建立和研究立軸螺旋上升流水力學(xué)模型。 同時(shí), 對(duì)圓管上升螺旋流進(jìn)行建模、 仿真和分析 , 為進(jìn)一步的深海采礦多金屬結(jié)核螺旋流水力提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供理論 基礎(chǔ)。提出設(shè)計(jì)高速螺旋流發(fā)生裝置 , 實(shí)現(xiàn)具有強(qiáng)大抽吸、貫穿和裹挾作用的多 金屬結(jié)核高速螺旋流 , 形成向心壓力場(chǎng) , 使多金屬結(jié)核向心旋升 ,避免金屬結(jié)核與 管壁摩擦碰撞 , 并降低使

6、螺旋流與管壁的摩擦阻力 ,從而極大地增強(qiáng)深海采礦多 金屬結(jié)核水力提升能力和提升效率 , 降低能量損耗的設(shè)計(jì)思想及理念。從深海采 礦水力提升礦漿泵的輸送環(huán)境、性能參數(shù)要求、輸送形式等方面 , 闡明了深海采 水力提升礦漿泵的設(shè)計(jì)原則、 基本參數(shù)確定、 泵型選擇及我國在該領(lǐng)域的現(xiàn)狀與 未來的展望。通過深海采礦水力提升機(jī)理的研究和提升裝置的創(chuàng)新設(shè)計(jì) , 改革和創(chuàng)新?lián)P礦 管內(nèi)多金屬結(jié)核流的形態(tài)和結(jié)構(gòu) , 提高深海水力提升多金屬的可靠性和經(jīng)濟(jì)提升 效率。同時(shí) , 建立揚(yáng)礦管內(nèi)多金屬結(jié)核螺旋流和提升裝置的力學(xué)模型 , 運(yùn)用 Fluent 流體運(yùn)動(dòng)分析軟件 , 進(jìn)行螺旋流提升裝置的模擬試驗(yàn) , 通過計(jì)算, 求得最 終描述流場(chǎng)的數(shù)值解 , 繪制壓力變化曲線 , 能量曲線 , 速度曲線等