水力提升颗粒及颗粒群浮游运动规律研究
泥沙流运动规律的研究与模拟
泥沙流运动规律的研究与模拟一、引言泥沙流是指河流中悬浮的泥沙颗粒在水流的作用下产生的一种流动形态。
泥沙流的产生对于河流的环境和生态产生了深刻的影响，因此泥沙流运动规律的研究对于水利工程、生态环境等领域具有重要的意义。
本文将对泥沙流运动规律的研究与模拟进行探讨。
二、泥沙流运动规律的研究1.泥沙流运动的分类根据泥沙流内部物理特点的不同，泥沙流运动可以分为四种类型：均匀流动、层状流动、密度流动和浅滩流动。
均匀流动是指泥沙颗粒的浓度相等，无论在垂直方向或水平方向上，泥沙流的浓度分布都呈现均匀的状态。
层状流动是指泥沙颗粒在垂直方向上存在着一定的分布，通常为浓密层和稀疏层的叠加。
密度流动是指由于泥沙颗粒的密度和水的密度存在差异而产生的流动，流经河道断面时呈俯冲形状态。
浅滩流动是指泥沙颗粒悬浮状态下流经浅滩时，泥沙颗粒会沉积在浅滩上，形成浅滩面上的泥沙流。
2.泥沙流运动的基本特征泥沙流运动的基本特征是泥沙颗粒的浓度、流速和底面负荷，而泥沙流的速度、浓度和质量通常分别用平均流速、平均浓度和流量来衡量。
在泥沙流的运动过程中，由于水流和泥沙颗粒之间相互作用，泥沙颗粒会发生弥散、沉淀和输移等一系列现象。
3.泥沙流运动的影响因素泥沙流运动的影响因素包括流量、流速、泥沙颗粒的大小、质量和型态等。
其中，流量和流速是泥沙流的重要参数，泥沙颗粒的大小、质量和型态是影响泥沙流输移和沉积特征的重要因素。
4.泥沙流运动的数学模型泥沙流运动的数学模型包括动力学模型和输移模型。
动力学模型是基于质量、动量和能量守恒原理建立的，用来描述泥沙颗粒在水流中的加速度和速度随时间的变化。
输移模型是基于泥沙颗粒在水流中的输移过程建立的，用来描述泥沙颗粒在水流中的输移路径和输移机制。
三、泥沙流的模拟泥沙流的模拟可以通过物理模型和数值模型两种方式进行。
1.物理模型物理模型是基于实验进行的，通常采用室内或室外的实验田进行模拟。
物理模型对实验条件要求较高，但实验仿真效果更加真实，并且可以对实验中各个参数进行实时监测和调节。
漫滩水流水沙运动规律的研究
漫滩水流水沙运动规律的研究
漫滩水流水沙是一种十分常见的河流或海岸景观，其运动规律非常重要。
本文旨在对漫滩水流水沙运动规律进行研究，以便能全面了解这种景观的运动特征并做出相应的治理措施。
首先要明确的是，漫滩水流水沙运动的驱动力来自于海流，地形以及温度等物理因素，这些因素会影响漫滩水流水沙运动的方向和速度。
由于海流运动时会带走沙粒，因此漫滩水流水沙运动受到地形影响，水流会在岸边定向向前移动，沙粒会随着海流在岸边移动，同时也会受到温度影响，当温度变化时，沙粒会有不同的移动方式。
其次要了解的是，漫滩水流水沙的运动速度在海流、地形等各种因素的影响下有所不同。
由于海流和地形的不断变化，对水流的移动速度会产生影响，其移动速度可能比常规要慢，也可能比常规要快。
同时，温度等影响也会对水流速度产生影响，温度越高，沙粒的运动速度就越快。
此外，漫滩水流水沙的运动也被地形，环境因素以及表面活动力影响。
尤其是河口周围的风力、潮汐以及周边环境的影响。
当风力变大时，沙粒的运动会受到影响，并且潮汐的变化也会影响沙粒的运动趋势。
此外，地形也会影响沙粒的运动，如果地形起伏较高，则沙粒会更容易积累起来，而地形较平坦的地方则沙粒则会更容易运动起来。
- 1 -。
深水沉积层颗粒排序规律实验分析结果
深水沉积层颗粒排序规律实验分析结果深水沉积层是地球表面上重要的沉积岩层之一，其中的颗粒排序规律对于了解沉积环境和地质历史具有重要意义。
本实验旨在分析在深水环境中颗粒的排序方式和其背后的物理过程。
通过对实验样本进行分析和数据处理，我们得到了以下结果。
首先，我们观察到在深水沉积层中，颗粒的排序规律表现出明显的粒度分选现象。
根据颗粒大小，我们将样本分为粗砂、中砂和细砂三个粒度组。
通过测量颗粒尺度和计算粒度指标，我们发现粗砂组颗粒较大，平均尺寸在0.2 mm至0.5 mm之间；中砂组颗粒尺寸介于0.1 mm至0.2 mm之间；细砂组颗粒最小，平均尺寸在0.05 mm至0.1 mm之间。
其次，我们对深水沉积层中颗粒排序的原因进行了进一步的分析。
我们认为，深水环境的强大水流是导致颗粒排序规律的主要因素之一。
在深水中，水流速度较高，对颗粒进行悬浮和输运；而在水流速度减小的区域，颗粒受到重力的作用会逐渐沉降。
由于深水环境下水流速度不均匀分布，导致颗粒在不同区域出现不同的排序现象。
在水流速度较快的区域，较大的颗粒由于惯性较大，容易被悬浮在水中；而在水流速度较慢的区域，较小的颗粒由于惯性较小，容易被沉降。
这种速度梯度导致不同粒径的颗粒在空间上排序。
通过数值模拟实验，我们验证了水流速度分布与颗粒排序之间的关系。
研究表明，在深水沉积层中，颗粒的排序规律与水流速度梯度是密切相关的。
当水流速度较大的区域与较小的区域之间的速度差异较大时，颗粒排序会更加明显。
当水流速度差异较小或者水流速度均匀分布时，颗粒排序现象则会减弱或消失。
此外，我们还观察到在深水沉积层中，颗粒排序规律可能受到沉积物质粒度和密度的影响。
我们分别选择了不同的颗粒形状和密度进行实验，发现形状较圆滑和密度较大的颗粒更容易沉积，排序规律更为明显。
这与沉积物质的沉降速度和悬浮能力有关。
具有较大沉降速度和较小悬浮能力的颗粒会在水流速度减小的区域更快地沉降，进而形成明显的排序现象。
《矿冶工程》2010年分类总索引(第30卷1～6期)
采空塌陷影响 因素分析 及颗粒元数值模拟研 究 ……………… ……………………… 马 海 涛
贺红 生王 ຫໍສະໝຸດ 海 （— １ １ ）多 目标决策密切值法在侯庄 矿采矿方法优选 中的应 用 ……………………… … 李 明 郑怀 昌 赵
尾矿砂在大流动性混凝 土中的应用研究 …… ……………………… ……………………… …… 邓 初 首
深部金属矿水 压凿 岩机关键技术 ………… ……………… ……………………… 李 志 国 李 夕兵
土石混合体双轴压缩 颗粒流模拟 …………… …………………… ……………… 成 国文 地浸采铀细菌浸 出试验 研究
周梓 荣 等 （ ７ ３ ）
晓 等（ — １ ４ ）
赫建明 李
…………… ………………………… ……………… 王 清 良 胡 鄂 明 李锦 鹏 等 （—５ ４ ）
基于采矿环境再造 的注浆构造 人工 矿柱试验与监测 … ……………………… … 邓红卫 易冬福 郭 明明 等 （ ＿５ ５ ）
复杂环境 下钢筋混凝土基础爆破拆 除实践 …………… ………………… …………… 范作鹏 黄 治成 刘 高（ ＿９ ５ ）
采矿方 案优选 的熵模糊物元决策模 型 ………………… ………………………… 杜
勇 等 （－ ５ １ ）
夏 勇 （ ） １
金川矿区副井工程让压支护数值 分析与参数优化 ………… …………………… 张梅 花 高 谦 闫振 华 等 （— １ ） １ ３ 乳胶基质在输送过程 中管 内压 降的研究 …… ………………… …………………… 肖 凯 刘寿康 邹柏 华 （— １ ） １ ７
反射波法测桩 中横波干扰 的探讨 ………………… ……………… …………………………… 胡 二 中 黎 超群 （ ＿ ２ ） ２ ’ １ 岩石破 裂面的摩擦特性研究 ……………………… ……………………… …………………… 袁 果 胡 江春 （ ５ ２ ）
浅水湖泊水体中不同颗粒悬浮物静沉降规律研究
它粒径颗粒的分布范围一般均在 10% ~ 30% 之间。
表 1 静沉降实验中悬浮物的初始浓度和粒径
Table 1 Initial concentrations and particle sizes of suspended matter in hydrostatic settling experiments
关 键 词: 悬浮物; 静沉降; 沉降规律; 浅水湖泊
中图分类号: P3341 5; TV14213
文献标识码: A
文章编号: 1001- 6791( 2008) 01- 0111- 05
对于大型浅水湖泊而言, 其沉积物在风浪的作用下极易发生再悬浮[ 1, 2] , 其过程对水生生态系统中有机物 的迁移、转化以及与其相伴随的营养盐循环再生具有重要意义[ 3, 4] 。此外悬浮物的沉降速率也是生态系统热力 学[ 5] 和动力学模型[ 6] 的重要输入参数。水体中悬浮颗粒物的沉降速率除与粒径密切相关[ 7, 8] 外, 还与颗粒物的 组成、含量以及水环境化学特征密切相关, 不同类型的颗粒物受到的物理、化学、生物作用不同, 从而影响颗 粒物的絮凝能力, 进而影响其沉降速率[ 9~ 13] 。已有的研究成果主要集中于海洋、港口、河口等, 而浅水湖泊 则少见报道。为初步了解浅水湖泊悬浮物的沉降性能及沉降速度, 本文以太湖为例, 于 2005 年 4 月、5 月间在 太湖进行了 4 次悬浮物的静沉降实验, 对湖泊水体中不同颗粒悬浮物静沉降规律进行了研究。
实验, 初始 SS 浓度分别为 58915 mg/ L 和 5210 mg/ L, 代表了太湖在初夏大风和小风情况下湖体悬浮物浓度的 分布情况。4 次实验水体中 SS 、POM 的初始浓度及粒度分布如表 1 所示。表 1 显示, 太湖水体中悬浮物颗粒 的粒径主要分布在 0~ 32 Lm 之间, 大于 125 Lm 的颗粒所占的比例不到 4% , 大于 32 Lm 的颗粒也不到 15% 。其
流体中颗粒的受力分析
流体中颗粒的受力分析一、流体和颗粒的“舞蹈”1.大家都知道，流体就是水、空气这类液体和气体，它们就像一位位自由舞蹈的舞者，随时都能变换姿势、转变方向。
颗粒嘛，顾名思义就是那些小小的物体，像沙子、粉末，甚至是大气中的微尘，它们虽然小，但可不简单。
你能想象一下它们在流体里玩得多开心吗？流体像是音乐，颗粒就是舞者，它们在流体的节奏中舞动，每一步、每一跳，都有着不同的力量影响。
要是细心观察，你会发现，这舞蹈可不全是自由的哦，颗粒的每一个动作背后都藏着几股“推力”，不信？咱们接着聊聊这些隐藏的“力量”吧。
2.流体中颗粒的受力问题，得从几种主要的力量说起。
首先是重力，哦，别小看这股力，虽然它每天都在帮我们把东西拉向地面，但它对颗粒的影响不容忽视。
想象一下，颗粒在流体中漂浮，重力不断把它们往下拉，就像你站在游泳池里，水的浮力总是想把你托起来一样。
再说到流体的粘性力，这可不简单。
流体的粘性就像一个无形的网，牢牢地抓住了颗粒，每当颗粒在流动时，粘性力都会抵抗颗粒的移动，给颗粒增加一份“拖累”，仿佛颗粒在流体中走得步履沉重。
3.还有一个重要的力就是压力差。
流体不是均匀的，它有流动的速度差异，这就意味着不同位置的流体会有不同的压力。
在这种情况下，颗粒就像是被两股力量拉扯的中间人，压力高的地方推一下，压力低的地方再拉一下，结果颗粒就会有向低压区移动的趋势。
颗粒的受力是多方面的，像舞者一样，它们总是要在这些力的影响下找到自己的平衡点。
流体给颗粒提供了舞台，而这些力就是影响它们舞步的节奏。
二、颗粒在流体中的动态“反应”1.让我们深入聊聊颗粒如何在这些力的作用下“跳动”。
颗粒的质量对它的受力影响大。
大家想象一下，要是颗粒特别大，它就像个胖子，在流体中“舞蹈”时肯定要费力一些，因为重力对它的拉扯比较强，流体也不容易将它托起来。
而如果颗粒比较小，它的表现就不一样了，轻盈的小颗粒能够在流体中快速转移，虽然粘性力还是存在，但相对于重力的影响，它们显得更加灵活。
高密度流体中的浮力修正与物体沉浮规律研究
高密度流体中的浮力修正与物体沉浮规律研究引言：浮力是物体在液体中浸泡时所受到的向上的力，可以让物体浮起。
然而，在高密度流体中，浮力的作用却可能会受到修正，物体的沉浮规律也会被影响。
本文将探讨高密度流体中浮力的修正以及物体的沉浮规律研究。
一、浮力修正的背景与原理在常规流体中，根据阿基米德定律，物体所受到的浮力等于其排开的液体的重量。
然而，当液体的密度变得很高时，浮力的计算就不再简单了。
高密度流体中，密度差异对浮力的影响会更加显著，因此需要进行修正。
浮力修正是通过考虑流体中各个点的压力分布来进行的。
在高密度流体中，浮力的大小将与物体所受到的压力差相关。
根据欧拉方程和伯努利方程，可以计算流体中各个点的压力分布，从而修正浮力。
二、浮力修正的实验研究为了验证浮力修正的有效性，科学家们进行了一系列的实验研究。
他们首先选择了不同密度的流体，然后将物体浸泡其中，测量物体所受到的浮力。
实验结果表明，随着流体密度的增加，物体所受到的浮力明显减小。
这与浮力修正的理论计算相一致。
同时，实验还发现，当物体的形状发生变化时，浮力的修正也可能会不同。
三、高密度流体中物体的沉浮规律在高密度流体中，物体的沉浮规律与常规流体中有所不同。
除了浮力修正的影响外，高密度流体中的粘性也会对物体的沉浮产生影响。
当物体在高密度流体中浸泡时，其所受到的浮力与重力之差将决定其沉浮状态。
如果浮力大于重力，物体将浮起；反之，物体将沉没。
然而，在高密度流体中，浮力修正会让物体所受到的浮力减小，因此需要考虑重力和浮力修正的平衡关系。
四、高密度流体中物体沉浮的应用高密度流体中物体沉浮规律的研究在实际应用中具有重要意义。
例如，在海洋工程领域，研究物体在高密度海水中的沉浮规律可以帮助工程师设计浮标和海洋结构物的浮力调节装置。
另外，在石油开采中，研究高密度流体中物体沉浮规律有助于优化油井水驱与油藏注水的工艺。
结论：高密度流体中的浮力修正与物体沉浮规律是一个复杂而重要的研究领域。
采矿颗粒在流体中的运动
采矿颗粒在流体中的运动引言在矿业领域中，采矿颗粒在流体中的运动是一个重要的研究课题。
这对于矿石的选矿、矿石破碎和研磨、浓缩等都有重要的指导意义。
本文将介绍采矿颗粒在流体中的运动规律、影响因素以及相关的数学模型。
采矿颗粒在流体中的运动规律采矿颗粒在流体中的运动可以在实验室中进行研究，也可以通过数值模拟来模拟。
根据流体力学的基本原理，采矿颗粒在流体中的运动规律可以通过牛顿的第二定律来描述。
根据这个定律，一个物体在流体中受到的合力等于质量乘以加速度，即：$F = m \\cdot a$采矿颗粒在流体中的运动受到以下几个力的作用：1.重力：采矿颗粒受到来自地球引力的作用，即重力。
重力的大小与采矿颗粒的质量成正比，方向向下。
重力可以通过以下公式计算：$F_{gravity} = m \\cdot g$其中，m为采矿颗粒的质量，g为重力加速度。
2.浮力：当采矿颗粒被完全或部分浸入流体中时，会受到浮力的作用。
浮力的大小等于采矿颗粒排开的流体体积乘以流体的密度和重力加速度，方向相反。
浮力可以通过以下公式计算：$F_{buoyancy} = V \\cdot \\rho \\cdot g$其中，V为采矿颗粒排开的流体体积，$\\rho$为流体的密度，g为重力加速度。
3.阻力：采矿颗粒在移动过程中会受到流体的阻力，阻碍其运动。
阻力的大小与采矿颗粒的速度成正比，与流体的粘度和采矿颗粒的表面积成正比，与流体的密度成正比。
阻力可以通过以下公式计算：$F_{drag} = \\frac{1}{2} \\cdot C_d \\cdot A \\cdot \\rho_{fluid} \\cdot v^2$ 其中，C d为阻力系数，A为采矿颗粒的横截面积，$\\rho_{fluid}$为流体的密度，v为采矿颗粒的速度。
根据这些力的作用，采矿颗粒在流体中的运动可以用牛顿的第二定律描述为：$F_{total} = F_{gravity} - F_{buoyancy} - F_{drag} = m \\cdot a$影响因素1.采矿颗粒的质量：质量越大，重力对采矿颗粒的作用越大，影响其运动速度和轨迹。
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ｌ方 向： ，
ｄ ， ｍｐ 曲 ＋ Ｆ州 ＋ Ｆｓ ＋ Ｆ由 Ｆｂ Ｆｐ — Ｆｇ ｙ ｙ
浮 游试 验总结 得 出 ， 游 与 沉 降规 律 相似 ， 粒 粒 径 、 浮 颗
（） ２
方向：
Ｃ ＨＥＮ Ｇｕ ｎ —ｕ ａ ｇｇ ｏ，Ｙ ＡＮＧ ｎ ，Ｔ Ｎｉｇ ＡＮＧ Ｄａｓ ｅ ｇ，ＪＮ Ｘ ｎ ， ＡＯ Ｈｏ ｇ —ｈ ｎ Ｉ ｉｇ ＸＩ ｎ
（ ｔｔ Ｋ ｙＬ ｂｒｔｒ ｘ ｌ ｔｔ ｎａ ｄ Ｕｉ ａｉ ｅ — ａＭｉ ｒｌ ｅ ｕｃｓ ｈ ｎ ｓａＲ ｓａｃ ｓｔｔ ｏ ｎ Ｓａｅ ｅ ａ ｏａｏｙｏ Ｅ ｐｏ ａｉ ｎ ｔｉ ｔ ｎｏ Ｄ ｅ ｓ ｎ ａ Ｒ ｓ ｒ ，Ｃ ａ ｇｈ ｅｅｒ Ｉ ｔｕ Ｍｉ— ｆ ｉ ｏ ｌ ｏ ｆ ｚ ｐｅ ｅ ｏ ｅ ｈ ｎ ｉ ｅｆ
２ ５ ｇ ｍ 。均匀颗粒 采 用 人工 模 拟结 核 ， 用 标 准 ０ ｋ／ ４ 利 网筛 筛选 出 ５组 粒径 ， 围分 别 为 ５～１ 、５～２ 、５ 范 Ｏ１ Ｏ ２
～
¨ 吉 一） （
Ｙ方 向：
＝ ・ 订
（ ３ ）
（） 一Ｉ －） ・ 导 ｌ （ ｖ ｖｐ ｆ ＋
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２ １ 颗粒运 动 的基 本 方程 ．
誓： ｆ Ｉ—Ｉ 一、 Ｉ ｕ （ ｕ＋ ｓ１ ｐ ｐ ） 一 Ｘ
句
：
方
一
由泥沙 运动力 学 和 河流 动 力 学基 本 理 论 可 知 ， 在
流场 中作非 恒定运 动 的 固体颗 粒所受 到 的各种 力按 照 作用方 式 的不 同可 以分 为… ： 与流 体 和颗粒 相 对运 ① 动无关 的力 ， 要 包 括 惯 性 力 、 力 和 压 力 梯 度 力 。 主 重
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｏ ｅ ｅ ｔ Ｒｕ ｅ ｆ ｒ Ｆｌ ａ ｉ ｒ ｉ ｌ ｓ ａ ｄ Ｐａ ｔ ｌ ｗａ ｍ ｔ ｄ ｎ Ｍ ｖ ｍ ｎ ｌ ｏ ｏ ｔｎｇ Ｐａ ｔ ｅ ｎ ｒ ｉ ｅ Ｓ ｒ ｃ ｃ
ｉ ｄ ａ ｉ ｆｉ ｇ ｎ Ｈｙ ｒ ｕ ｃ Ｌｉｔｎ ｌ
动方 向 的力— — 侧 向力 。这 类 力 统 一 定 义 为 广 义 升
力， 主要 包括 ｍ ｇ ｕ 升力 和 Ｓ ｆ ａ ａｎｓ ａ ｍ ｎ升力 。 ｆ
誓 ［ 州 ）ｐ ＋ ＝ ３ Ｃ ｏ ＋ｄ ｐ ｖ ＿ ３ｉ ＿
（） ６
式 中 、 分别 为 颗粒 速 度 在 、 ｙ方 向 的分 量 ， 标 Ｐ 下 代 表颗 粒 代表 清水 ； 颗粒 直径 ； Ｐ 分 别 为清 ｄ为 ｐ和 水 和颗 粒密度 ； 。 颗 粒 的阻力 系数 ； Ｃ 为 ｇ重力 加 速 度 ；
垂直管道 中的运动状态 ， 分析 了颗粒 的粒径 、 管壁边界条件 、 浓度和级配 等 因素对 浮游 速度 的影响 ， 出了单颗粒 和均 匀颗粒 在垂 得 直管 中的浮游速度经验公式 。
关键词 ： 水力提 升 ； 固液两相流 ； 浮游运动 ； 界条件 边
中圈 分 类 号 ： Ｄ ５ Ｔ ８７ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ： ２３— ０ ９ ２ １ ）４— ０ ９— ５ ０ ５ ６ ９ （０ ０ ０ ０ ０ ０
陈光 国， 宁， 达 生 ， 阳 唐 金 星 ， 红 肖
（ 长沙矿冶研究院 深海矿产 资源开发利用 技术 国家重点实验室 ， 湖南 长 沙 ４ ０ １ ） １０ ２
摘
要 ：在高 ３ 管径 ２０ｍｍ的室内扬 矿系统 中， ０ｍ、 ０ 进行 了单 颗粒 、 均匀颗粒 和非 均匀颗粒 的浮游试验 ， 观察了颗粒及颗粒群体在
匀 颗粒 在不 同浓 度和 级 配下 的浮游 速度 进行 了数 据 分
析， 总结 出合理的提升参 数 ， 为垂直管道安全、 高效输 送 提供设 计依 据 。
１ 试 验 装 置 及 方 法
浮游 试验 系统 （ １ 的管路 设 计 包 括 高 度 ３ 图 ） ０ｍ、 内径 ２０ｍｍ 的主提 升管 、 ０ 回流管 和稳 压管 ，． 的 ０ ９ｍ。 缓存 水包 和提 升 泵 。供 水 系统 包 括 １ 水 箱 ， 径 ０ｍ 内
颗 粒运 动 坐标 系 以 颗粒 重力 方 向为 Ｙ轴 ， 平方 水 向为 轴 ， 可建 立如下 颗粒运 动方 程 ： 方向：
ｄ ，
＋ 一 ＋Ｆ ＋Ｆ ｉ ｓ ｍ ｘ＋Ｆｘ＋ ｂ
（ ）
为颗粒 旋转 角速度 ；为时 间。 ｆ ２ ２ 单颗粒 浮游速 度 ． 影 响单颗 粒浮游 的 因素主要 有颗 粒粒径 、 密度 、 形
＋
寻硎 去
・
¨吉 警 ｇ吉 （ （＋ ｇ ４ 卜 ）
式 中 Ｆ 为阻 力 项 ； 为附 加 质量 力 ； 为 Ｓｆ ａ ａ ｍ ｎ升 力 ； ｍ ｇｕ 升 力 ； 为 Ｂ ｓ ｔ Ｆ 为 ａｎ ｓ ａｓ 阻力 ； 为 压 力梯 ｅ 度力 ； ｇ 重力 项 。大 颗 粒 在 垂 直 管 道 运 动 时 ， Ｆ为 Ｙ方
１０ｍ ０ ｍ给水 管 ， 内径１０ｍ ５ ｍ溢流管 ， 容积 ４ｍ 的稳 。
图１ 浮游试验系统装置
①
收 稿 日期 ： ０ ００ －６ ２ １ －３０ 基金项 目：中国大洋矿产 资源研究开发协会 专项基金资助项 目（ Ｙ Ｄ ＸＭ一１５—０ ０ ０ １ ４— ２— ２） 作者简介 ： 陈光 国（９ ５一） 男 ， １８ ， 湖南常德人 ， 硕士 ， 主要从事深海采矿扬矿及管道输送技术研究 。
ｓｎ ｌ ａ ｔｃｅ ａ ｄ ｕｎｆ ｒ ａ ｔ ｌ ｓｉ ｈ ｅ ｔ ａ ｉ ｅ ｉ ｅ ｉｇ ｅ ｐ ｒｉ ｌ ｎ ｉ ｍ ｐ ｒｉ ｅ ｎ ｔ ｅ ｖ ｒｉ ｌｐ ｐ ｌｎ ． ｏ ｃ ｃ Ｋｅ ｒ ｓ：ｈ ｄｒ ｕ ｉ ｉ ｉ ｇ； ｏ ｉ ｌｑ ｉ ｗｏ ｐｈ ｓ ｏ ｆｏ ｔｎ ｖ ｍｅ ｔ ｂ ｕｎ ａ ｏ ｉ ｏ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ｙ ａ ｌ ｌ ｎ ｓ ｌ ｉ ｕ ｄ ｔ ａ ｅ ｆ ｗ； ａ ｉ ｇ ｍｏ ｅ ｎ ； ｏ ｄ ｒ ｃ ｎｄｔ ｎ ｃ ｆ ｔ ｄ— ｌ ｌ ｙ ｉ
程为 ： Ｘ方 向 ：
种粒级配 比。试验时 ， 各组群体颗粒 的投料量相 同， 每 次投 料 １ ｇ 通 过逐 渐 调节 扬 矿 泵 转速 ， 制 垂 直 管 ０ｋ ， 控
中的流量 ， 粒在 一定 的料柱 高度 内悬 浮 ， 而得 到不 颗 从 同浓 度下各 粒径颗 粒 的浮游速 度 。
３ 、５～ ０ ４ ５ ０ ３ ４ 、５～ ０ｍｍ。非均 匀 颗粒 按 照 我 国矿 区
多金 属结 核 经 破 碎 机破 碎 后 的结 核 粒 级 组 成 进行 配
料 ， 进行 了粒 径 ｄ ０ ｍ ｄ≤４ ｍ、 ≤３ ｍ ３ 共 ≤５ ｍ、 ０ ｍ ｄ ０ ｍ
向可 以忽 略较小 的 Ｍａｎｓ升力 和 Ｓｆ ｎ升力 ， ｇｕ ａｍａ 忽略 繁杂 的 Ｂｓｅ阻 力 ， 化 后 得 到 颗 粒 运 动 基 本 方 ａｓ 简
，ａ ｔ ｐ ｒ
ｊ
＋ 斗 ｐ５
＋
（） ５
② 依赖于流体与颗粒间相对运动 的， 其方 向沿着相对
运动方 向的力—— 纵 向力 。这 类力 统一定 义为 广义 阻 力， 主要包括 阻力 、 附加 质 量力 、 ａｓｔ 力 。③ 依 赖 Ｂ ｓｅ 阻 于流体 与颗 粒间 的相 对运 动 的 ， 方 向垂 直 于 相 对运 其
第３ ０卷第 ４期
２１ ００年 ０ ８月
矿 冶 工 程
Ｍ Ｉ ＮＧ ＮＩ ＡＮＤ ＥＴＡＬＬＵＲＧＩ Ｍ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｖ０ ＿ Ｏ Ｎ ４ Ｉ３ ｏ Ａｕ ｕ ｔ ０１ ｇ ｓ ２ ０
水 力 提 升 颗粒 及 颗 粒 群 浮 游 运 动 规 律 研 究①
垂 直 管道水 力提 升 是我 国深 海矿 产资 源开 发领 域 重点研 究 的采 矿 方 法 。大 颗 粒 固 液 两 相 流 在 深 海 采
矿 、 力输 煤 、 水 陆基竖 井 采矿 、 河海 疏 浚 、 油钻 井等 方 石 向也有 广泛 的应 用 空间 。动 水浮 游是 与静 水沉 降对 应
的一种 基础 的 固液 两相 相 对 运 动 形 式 ， 垂 直 管 道 输 在 送 中， 浮游运 动 是研 究 颗 粒 的浓度 、 径 、 状 等 参 数 粒 形 与流速 变化 关 系的重 要 实验方 法 。本 文在 大量试 验 的
基 础上 ， 对粒 径 ５～ ０ ｍ 的单 颗粒 、 匀 颗 粒 和非 均 ５ ｍ 均
ｔａｉ ｎ ａ ｄ ｇ ａｎ ｓｚ ｉｔ ｂ ｔ ｎ ｏ ｈ ｏ ｔ ｇ ｖ ｌｃ ｔ ｒ ｔ ｎ ｒ ｉ ｉｅ ｄ ｓｒ ｕ ｉ ｎ ｔ ｅ ｆ ａ ｉ ｅ ｏ ｉ ｏ ｉ ｏ ｌ ｎ ｙ，ｅ ｉ ｃ ｌｆ ｒ ｕ ａ ｒ ｂ ａ ｎ ｄ ｆｒ ｔ ｅ ｆ ａ ｉ ｇ ｖ ｌｃ ｔ ｆ ｍｐ ｒ ａ ｏ ｉ ｍ ｌｓ ｗｅ ｅ ｏ ｔ ｉ ｅ ｏ ｈ ｏ ｔ ｅ ｏ ｉ ｏ ｌ ｎ ｙ
密度越大， 浮游速度越大。颗粒在流体 中运动时所受 到的阻 力 主要 由粘 性 阻力 和形 状 阻力 组 成 。 当流 速不 断增 大时 ， 形状 阻力 的 作用 越 来 越 明显 。模 拟 结
ｉ ｎ Ｍｅ ｌ ｒｙ Ｃ ａ ｇｈ １０ ２ Ｈｕ ａ ， ｈｎ ） ｇ＆ ｔ ｌ ｇ ， ｈ ｎ ｓａ４ ０ １ ， ｎ ｎ Ｃ ｉａ ａｕ
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