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作者：靳奉园;赵国成;肖龙飞;张栢源;徐立新;
单位：上海交通大学海洋工程全国重点实验室;上海交通大学海洋装备研究院;上海交通大学三亚崖州湾深海科技研究院;江苏科技大学海洋学院;江苏省船舶与海洋工程装备技术创新中心;
摘要：海底矿石颗粒采集是深海矿产资源开发的关键环节，附壁射流式集矿装置因其采集效率高且对海床表层沉积物扰动小而具有重要的工程应用价值。本文采用高速摄像与计算机图像处理技术，研究了射流雷诺数Re对矿粒运动特性的影响规律。基于粒子图像测速实验技术（PIV），分析了射流雷诺数Re、离底高度与颗粒粒径之比h/d以及射流厚度与颗粒粒径之比b/d对集矿流场分布特征的影响规律。实验发现，矿石颗粒在集矿流场的不同区域具有不同的运动特征，可划分为：平动区、起动区和延续区。相同Re下，在1.5≤h/d≤2.25范围内，h/d的降低对凸曲壁最低点（y/d=0）附近流场流速变化趋势影响较小，但有利于矿粒进入近壁面大速度梯度流场区域，从而有效促进矿粒提升；相同Re下，在0.1≤b/d≤0.4范围内，b/d减小会增大近壁面高流速区域的流速梯度，增强颗粒的垂向提升力，提高采集效率。本研究可为新型高效、低扰动集矿装置的设计与工程应用提供重要参考。
关键词：深海采矿;;多金属结核;;附壁射流;;矿粒运动;;粒子图像测速
基金资助：国家自然科学基金资助项目（52301332）;; 上海市“科技创新行动计划”扬帆专项（23YF1419800）;; 海南省自然科学基金（424QN297）;; 海南省科技专项资助项目（ZDYF2024KJTPY014）;; 三亚市科技创新专项（2022KJCX67）;; 上海市战略性新兴产业重大项目
