深海作业用喷嘴性能仿真

黄中华，谢 雅

（1.湖南工程学院 机械工程学院，湘潭411101；2.中南大学 机电工程学院，长沙410083；3.湖南工程学院 计算机与通信学院，湘潭411104）

0 引 言

随着陆地矿产资源的日趋枯竭，深海矿产资源的开发和利用逐渐受到各国的重视.我国是世界上六个具有深海矿产资源专属经济区的国家之一.国内目前对深海矿产资源的开采技术研究大多集中在深海多金属结核和深海钴结壳［1－2］.深海多金属结核的集矿方法和深海钴结壳的破碎方法是研究的热点之一.随着高压水射流技术在海洋工程中的不断应用，高压水射流技术也在深海矿物的集矿方法和破碎方法中的得到应用.

与地面环境相比，深海环境下的高压水射流工作条件发生了很大的变化.前者属于非淹没状态，而后者属于淹没状态.由于深海环境压力高达几十兆帕，深海射流性能的地面模拟实验难度和成本都很高.喷嘴是射流系统的重要部件，现有关于喷嘴工作性能与环境参数作用规律的研究大多是在非淹没环境.为了获取深海围压环境下喷嘴射流的工作性能及其变化规律，为深海采矿作业射流系统的设计提供设计依据，有必要对深海环境下喷嘴射流的性能进行研究.

1 仿真模型及参数

本文研究的深海采矿作业用的喷嘴为圆锥形收敛喷嘴，其结构如图1所示，它的内腔设计有圆滑的过渡面，拥有很好的流线性能，容易将射流形成包裹体，增加射流的内聚力，广泛用于破碎……