椭球粗颗粒在深海水力集矿流场中受力特性试验研究

多金属结核等海洋矿产资源的开采技术正受到国内外学者越来越多的关注,研究不同形状矿粒在水力集矿流场中的受力特性是实现结核精准开采的前提。通过搭建水力集矿试验系统,针对椭球形状矿粒,研究集矿头拖曳速度vt、矿粒长短径比a/b以及集矿头与矿粒底部端点之间的偏移角θ对矿粒垂向受力Fv、水平受力Fr及受力系数Cfr、Cfv的影响。研究发现:矿粒垂向和水平受力的最大值均随集矿头拖曳速度的增加而增大,并随a/b的增加呈线性增大;垂向和水平受力系数的最大值也随a/b的增加而增大;当|θ|>45°时,水平受力系数随|θ|的增加而减小,并总是在35°<|θ|<45°区间内达到最大值。研究结果可为高效、环境友好型集矿技术的探索提供参考。