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作者：李征启;陈旭光;魏佳康;栾鲁宝;刘茜茜;王立振;金帅;
单位：中国海洋大学工程学院;天津大学建筑工程学院;招商局海洋装备研究院有限公司;
摘要：深海赋藏有丰富的矿产资源，金属锰结核的开采与利用可有效解决陆地资源匮乏的问题，因而受到世界多国的广泛关注.康达效应式水射流作为主流多金属开采方式之一，其与深海稀软底质的耦合机理尚未明晰，严重影响采集头性能优化.本文基于数值模拟和物理模型试验探究该采集方式下喷嘴高度、射流流速、导流板曲率三因素对破土水力强度的影响规律及冲蚀坑型变化规律，明晰康达效应水力集矿对深海土的冲蚀特性，进而得到试验范围内破土水力强度最优时所对应的射流参数组合.试验结果表明：冲蚀坑整体呈现椭圆状，且总体位置偏射流区域中心靠左侧；剖面轮廓为“U”形；坑底土体呈不规则凸起或凹进.喷嘴高度对破土水力强度的影响规律呈先增高后降低的趋势，射流流速与破土水力强度呈正相关，而导流板曲率对破土水力强度呈负相关.本文试验范围内，破土水力强度最高时所对应的射流参数组合为射流速度5.31 m/s、喷嘴高度60 mm、导流板曲率0.010 mm~(-1).以上研究可为揭示射流破土机理及矿石剥离机理提供理论参考.
关键词：水力集矿;;康达效应;;冲蚀特性;;破土水力强度
基金资助：国家杰出青年科学基金项目(52225107);; 国家重点研发计划项目(2021YFC2801503);; NSFC-山东联合基金项目(U1906234);; 中央高校基本科研业务费专项项目(202041004)
