The 7th National Conference on Computational Mechanics of Granular Materials in conjunction with The 4th International Symposium on Computational Particle Technology (CMGM-2024 & CPT-2024)

随着陆地资源的枯竭，人类已经开始向深海进行矿产资源开发的探索。其中如何将深海矿石高效可靠地从几千米深海底提升到水面支持船仍面临巨大挑战。本文基于计算流体动力学（CFD）和离散元法（DEM）的耦合仿真方法，对一种新提出的机械-水力混合式深海矿石提升输送系统内复杂的固液二相流进行模拟和验证。首先，通过将Fluent软件和EDEM软件设计耦合接口，实现跨软件的耦合仿真。其次，模拟了在垂直管道内流体经过颗粒床层的变化过程。再次，将耦合仿真计算得到的压降损失与实验所测的压降损失进行比较分析，来验证耦合模型的准确性。本研究的CFD-DEM耦合方法所建立的模型同时还考虑了不同曳力模型对管道内流体压降的影响，并选择最优的曳力模型对耦合模型进行修正，修正后的模型得到的压降损失与实验测试数据的误差在15%以内。本研究结果表明CFD-DEM耦合仿真方法在可用来模拟段塞流中复杂的颗粒体-流体相互作用机理，为深海矿石提升输送系统研究与设计提供了重要的理论基础和技术支持。

CFD-DEM,计算流体力学,离散元法,深海采矿,流化床