發(fā)布時間：2022-10-19 11:15

　　進入21世紀(jì)以來,隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,人類對自然資源的需求量愈來愈大。目前,陸地礦產(chǎn)資源已無法滿足社會發(fā)展的需要,各國在資源利用方面都逐步向海洋進軍。覆蓋地球表面71%的海洋蘊藏豐富的礦藏資源,如多金屬結(jié)核、富鈷結(jié)殼和多金屬硫化物等,都是人類21世紀(jì)的接替資源。因此,加強深海礦產(chǎn)資源的開發(fā),對緩解我國礦產(chǎn)資源的供給壓力、增加我國的戰(zhàn)略資源保障程度有著極為重大的意義。本文采用理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對多級混流揚礦泵內(nèi)粗顆粒固液兩相流進行了研究,分析了不同流量、不同濃度和不同粒徑下泵內(nèi)粗顆粒固液兩相流的內(nèi)流特性、磨損特性以及顆粒運動特性。論文的主要工作和主要結(jié)論如下:1、總結(jié)了國內(nèi)外深海采礦技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及固液兩相流泵的試驗測試及數(shù)值計算的研究現(xiàn)狀。2、采用速度系數(shù)法對揚礦泵葉輪和空間導(dǎo)葉等過流部件進行了水力設(shè)計,并采用有機玻璃加工制造了透明的葉輪和空間導(dǎo)葉;搭建了揚礦泵固液兩相流可視化試驗系統(tǒng)并對揚礦泵進行了能量性能試驗,試驗結(jié)果表明設(shè)計工況下?lián)P程為20.20 m、效率為64.88%;1.4Q_d為最優(yōu)工況點,效率為68.03%。3、采用離散相模型（DPM）對... 

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 深海礦產(chǎn)開采技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 固液兩相流泵試驗研究現(xiàn)狀
        1.2.3 粗顆粒固液兩相流的試驗研究
        1.2.4 固液兩相流泵的數(shù)值模擬研究
    1.3 主要研究內(nèi)容
第二章 揚礦模型泵水力設(shè)計及試驗
    2.1 設(shè)計參數(shù)和要求
    2.2 葉輪水力設(shè)計
    2.3 空間導(dǎo)葉水力設(shè)計
    2.4 模型泵及試驗臺
        2.4.1 揚礦模型泵
        2.4.2 試驗臺
        2.4.3 外特性采集系統(tǒng)
    2.5 能量性能分析
    2.6 本章小結(jié)
第三章 揚礦泵內(nèi)固液兩相流數(shù)值模擬
    3.1 研究模型
        3.1.1 模型泵參數(shù)和結(jié)構(gòu)
        3.1.2 三維造型及網(wǎng)格劃分
    3.2 計算模型與邊界設(shè)置
        3.2.1 固液兩相流動控制方程
        3.2.2 計算設(shè)置和研究方案
    3.3 揚礦泵固液兩相內(nèi)流特性分析
        3.3.1 外特性模擬驗證
        3.3.2 不同流量下的內(nèi)流分布
        3.3.3 不同顆粒濃度下的內(nèi)流分布
        3.3.4 不同顆粒直徑下的內(nèi)流分布
    3.4 本章小結(jié)
第四章 揚礦泵內(nèi)粗顆粒磨損特性研究
    4.1 磨損模型及設(shè)置
        4.1.1 Oka磨損模型介紹
        4.1.2 計算設(shè)置和方案
    4.2 基于離散相模型的磨損特性分析
        4.2.1 不同流量下的磨損特性
        4.2.2 不同顆粒濃度下的磨損特性
        4.2.3 不同顆粒直徑下的磨損特性
    4.3 本章小結(jié)
第五章 基于CFD-DEM的揚礦泵內(nèi)顆粒運動特性研究
    5.1 計算模型及設(shè)置
        5.1.1 FLUENT-EDEM耦合過程介紹
        5.1.2 軟球接觸模型
        5.1.3 時間匹配及步長
        5.1.4 介質(zhì)參數(shù)
    5.2 結(jié)果及分析
        5.2.1 顆粒運動特性
        5.2.2 顆粒速度分布
        5.2.3 顆粒碰撞特性
    5.3 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻
致謝
作者在攻讀碩士學(xué)位期間取得的科研成果
    一、論文發(fā)表
    二、參與科研項目
    三、已獲獎項及成果


【參考文獻】：
期刊論文
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[4]不同粒度顆粒在非恒定管流中跟隨性試驗[J]. 曹斌,鄒燚,夏建新.  水科學(xué)進展. 2017(03)
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[8]雙吸泵輸送含沙水流時蝸殼內(nèi)壓力脈動特性[J]. 程效銳,張楠,趙偉國.  排灌機械工程學(xué)報. 2015(01)
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博士論文
[1]粗顆粒垂直管水力提升規(guī)律研究[D]. 李鵬程.清華大學(xué) 2007

碩士論文
[1]離心泵內(nèi)粗顆粒固液兩相流試驗測試和數(shù)值模擬[D]. 季燕羽.江蘇大學(xué) 2018
[2]基于CFD-DEM方法的離心泵內(nèi)鹽析液固兩相流動研究[D]. 湯承.江蘇大學(xué) 2017
[3]離心式雜質(zhì)泵內(nèi)部固液兩相湍流場數(shù)值計算與磨損分析[D]. 趙恩樂.合肥工業(yè)大學(xué) 2017
[4]油水管道立式90°彎頭處砂沉積規(guī)律數(shù)值模擬研究[D]. 姜德文.中國石油大學(xué)(華東) 2016
[5]揚礦電泵內(nèi)流場數(shù)值模擬及性能預(yù)測[D]. 李哲奐.湖南大學(xué) 2013
[6]固相參數(shù)對泵內(nèi)流動影響的數(shù)值模擬與PIV測試[D]. 崔巧玲.浙江理工大學(xué) 2012
[7]泥泵輸送泥沙時的水力特性研究[D]. 羅榮民.河海大學(xué) 2005
[8]粗顆粒垂直管水力提升速度與濃度的實驗研究[D]. 姜龍.清華大學(xué) 2005
[9]離心泵內(nèi)兩相流流動特性的圖像測量[D]. 楊敦敏.西安理工大學(xué) 2004
[10]渣漿泵內(nèi)清水流場及離散固體顆粒軌跡的模擬與研究[D]. 趙嘯冰.清華大學(xué) 2002



本文編號：3693265