海洋矿产资源开发扬矿装备关键技术研究

目前国际上以新兴工业国家为主正形成海洋矿物资源开采技术研究的新热潮。本申请项目是在我国大洋专项课题"深海采矿深潜硬管提升两级电泵的研制"的研究基础上，将对高扬程、通过粗颗粒（最大颗粒粒径50毫米）的多级扬矿混流电泵内粗颗粒固液两相流动机理数值模拟研究、电泵流道和电机外壳环形流道复杂流态下粗颗粒运动规律试验研究和粗颗粒固液两相流对管道系统扬矿特性和扬矿电泵工作特性影响等关键技术的深入研究，提出通过粗大颗粒浆体的宽流道扬矿电泵设计的创新思想，本申请项目的研究内容将是我国海洋资源开发装备的基础理论和关键技术研究的重要组成部分，为我国深海采矿多级扬矿电泵的开发设计提供理论基础与设计依据，并在该领域获得创新性成果和自主知识产权。

摘要:.本项目以海洋矿产资源开发扬矿关键设备-扬矿电泵为研究对象，基于固-液两相流理论、流体机械、CFD数值模拟和相关实验研究，建立了粗颗粒-均质浆体流动模型及其在电泵内的流动方程，在六级电泵设计的基础上，综合考虑流道结构、海底矿物粒级组成、扬矿浓度与速度等因素，系统地研究了粗颗粒海底矿物浆体在电泵内（包括环形流道和泵流道）的运动规律，分别进行了两级、四级和六级电泵的清水和结核矿浆特性的数值模拟，开展了均质浆体特性、电机外壳环形流动过流能力和电泵特性等实验，对相应研究结果进行了验证；在六级扬矿电泵设计的基础上，提出了扬矿电泵的新型结构；对通过粗颗粒、高扬程的深海采矿多级扬矿电泵形成了一套较为完善的理论分析、自主设计和数值模拟的方法体系，使我国成为能研究设计深海采矿扬矿电泵这种大型流体装备的国家。本项目的研究内容是我国海洋矿产资源开发装备和关键技术基础研究的重要组成部分，为我国深海采矿多级扬矿电泵的开发设计提供理论基础与设计方法，其研究成果丰富和发展了固-液两相流和流体机械设计理论。