深海采矿Y形输送管内颗粒流动状态研究

余新鹏¹，关英杰²，胡琼¹，吉成才²，王建华²

1. 中南大学机电工程学院2. 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：针对深海采矿输送试验过程中Y形管内流场复杂,存在矿石泄露风险等问题,对不同输送工况下Y形管内的连续相流场和颗粒场进行了分析。应用CFD-DEM方法,对Y形管的清水工况和两相流工况进行数值模拟计算,得到了管内的压力分布、单颗粒运动特性和颗粒群运动特性。对比分析了颗粒群对压力分布的影响规律。结果表明,Y形管内的压力分布受到弯管曲率和入口流量分配的影响;单颗粒在弯管内贴壁面流动,且因受到上升流的作用而向上偏移,当上升流的流速较低时,颗粒会撞击底部管道壁面;颗粒群输送过程中,当上升流流速不足时,颗粒将通过底部管道流失,颗粒流的存在导致Y形管内的低压旋涡区强度和尺度均减小。

关键词：深海采矿;浆料输送;Y形管;CFD-DEM;