基于DEM-CFD颗粒体积分数对深海扬矿电泵工作性能的影响

doi:10.3901/JME.2020.10.257

机械工程学报 ›› 2020, Vol. 56 ›› Issue (10): 257-264.doi: 10.3901/JME.2020.10.257

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基于DEM-CFD颗粒体积分数对深海扬矿电泵工作性能的影响

刘少军^1,2, 李渊文^1,2, 胡小舟^1,2

1. 中南大学机电工程学院长沙 410083;
2. 中南大学深圳研究院深圳 518000

收稿日期:2019-02-09 修回日期:2019-12-03 出版日期:2020-05-20 发布日期:2020-06-11
通讯作者: 胡小舟(通信作者),男,1981年出生,博士,副教授,博士研究生导师。主要研究方向为深海采矿。E-mail:csu_huxiaozhou@163.com
作者简介:刘少军,男,1955年出生,博士,教授,博士研究生导师。主要研究方向为深海采矿。E-mail:csuliushaojun@163.com;李渊文,男,1988年出生,博士研究生。主要研究方向为深海采矿固液两相流。E-mail:liyuanwen@csu.edu.cn
基金资助:
国家重点研发计划基金资助项目（2016YFC0304103-4）。

Effect of Particle Volume Fraction on the Performance of Deep-sea Mining Electric Lifting Pump Based on DEM-CFD

LIU Shaojun^1,2, LI Yuanwen^1,2, HU Xiaozhou^1,2

1. School of Mechanical and Electrical Engineering, Central South University, Changsha 410083;
2. Shenzhen Research Institute, Central South University, Shenzhen 518000

Received:2019-02-09 Revised:2019-12-03 Online:2020-05-20 Published:2020-06-11

摘要/Abstract

摘要： 在以往的CFD研究中很少考虑颗粒在固液两相流流动中的碰撞。为了弥补不足，采用DEM-CFD耦合的方法进行数值模拟，充分考虑颗粒的碰撞以及颗粒与流体之间的相互作用，更加接近实际工况。研究结果表明，在泵内随着颗粒体积的增加泵内流动紊乱，碰撞增加，流道中固液两相流混合不均匀，导致泵的扬程，效率下降。试验数据与模拟数据相近，证明了模拟方法的可行性。通过DEM-CFD的方法对未来深海采矿固液两相流的研究提供参考。

关键词: 深海采矿, 扬矿电泵, 颗粒, DEM-CFD, 数值模拟

Abstract: Particles' collision in solid liquid two-phase flow has not been taken into consideration in former CFD reserches. To make up for the deficiency, DEM-CFD is adopted for numerical modeling which considers particles' collision and interaciton between particles and the flow. The result shows that enlargement of particles increases flow turbulence, collision and makes the solid liquid two-phase flow uneven. This leads to decrease of lifting and efficiency. The experimental data are close to the modeling data, so the DEM-CFD modeling method is proved to be a feasible way to research solid liquid two-phase flow in deep sea mining.

Key words: deep-sea mining, electric lifting pump, particle, DEM-CFD, numerical simulation

中图分类号:

TH311

刘少军, 李渊文, 胡小舟. 基于DEM-CFD颗粒体积分数对深海扬矿电泵工作性能的影响[J]. 机械工程学报, 2020, 56(10): 257-264.

LIU Shaojun, LI Yuanwen, HU Xiaozhou. Effect of Particle Volume Fraction on the Performance of Deep-sea Mining Electric Lifting Pump Based on DEM-CFD[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2020, 56(10): 257-264.

参考文献

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基于DEM-CFD颗粒体积分数对深海扬矿电泵工作性能的影响

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