深海水力射流对深海沉积物底质的冲蚀特性研究

康达式射流作为深海采矿集矿方法之一已被广泛接受,但现有研究均较少关注结核的剥离及沉积物扰动特性,导致无法准确评估康达式流场下结核的开采效果及其对深海环境的影响。研究分析不同参数下康达式射流冲蚀开采结核及海床的扰动特性,并进行开采参数优化。研究结果表明:射流集矿作用下,海床受扰动后形成不规则椭圆形冲蚀坑;冲蚀坑深度与射流流速、射流角度呈正相关,随附壁板曲率半径的增大先增大后减小,最佳附壁板曲率半径为100 mm;当射流流速低于5 m/s时,考虑提升效率,射流角度优选55°,当射流流速高于(含)5 m/s时,考虑低扰动要求,射流角度优选45°,最佳开采参数组合为射流流速为5 m/s,射流角度为45°,附壁板曲率半径为100 mm。建立了深海水力集矿射流扰动深度的预测公式,为实际深海水力开采装置低扰动优化设计提供参考。