颗粒粒径对深海采矿矿浆泵性能的影响

吉成才，关英杰，郑皓，张明

长沙矿冶研究院有限责任公司深海矿产资源开发利用国家重点实验室

摘 要：为掌握矿浆泵内部颗粒的运动规律,考虑颗粒的体积效应和相内碰撞效应,应用CFD-DEM耦合算法,对扬矿模型泵内的粗颗粒-海水两相流实施了双向耦合非定常流动计算,分析了不同粒径的颗粒在矿浆泵内的空间分布和运动特征。研究结果表明:采用两相耦合的求解方式可以较好地模拟矿浆泵内的两相流场特性;流动域内颗粒浓度略高于管线平均值,叶轮和导叶内颗粒与流体呈现明显的分层运动,小颗粒获取的能量高于大颗粒,颗粒的存在增加了局部漩涡和相内损耗。计算结果与试验结果吻合较好,证明本文计算方法有效,研究结论可为深海矿浆泵的高效无堵塞设计和分析提供理论支撑。

关键词：深海采矿;矿浆泵;颗粒粒径;管道输送;固液两相;CFD-DEM耦合;相内损耗;