周知进，刘爱军，夏毅敏，唐达生

(1. 湖南科技大学 机电工程学院，湖南 湘潭，411201；2. 中南大学 机电工程学院，湖南 长沙，410083；3. 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，410012)

海底矿产资源锰结核主要赋存于水深3～5 km的海底沉积物表层，以全埋或半埋形式镶嵌在海底沉积物中。由于锰结核储存量非常巨大[1]，因而，正成为许多国家研究与开发的热点领域。但是，深海锰结核开采是一个高新技术密集以及多学科交叉的研究领域，其开采系统更是一个庞大复杂的系统工程，集矿和扬矿2个子系统是深海矿产资源开发装置中的核心部分。为了开发这种多金属锰结核矿产资源，国内外已开发出十几种可能的采矿试验系统和设计方案，其中最具有实用价值与应用前途的是水力提升采矿系统，它由集矿子系统、扬矿子系统、遥测遥控子系统和海面支持子系统等组成。水力提升采矿系统的工艺过程为：利用自行式集矿机将赋存于海底沉积物中的锰结核采集起来，经过脱泥、破碎后，由软管输送到离海底200 m左右的中继料仓，然后，通过给料机将结核泵入提升主管道，再由矿浆泵将结核输送到海面采矿船上[2]。根据目前设计的采矿系统，提升锰结核最佳直径在5～50 mm之间。为了获得锰结核的最优的输送速度，降低能耗，有必要研究影响锰结核输送速度的因素。因为锰结核输送速度是水力管道输送的 1个非常重要参数，不仅影响非均质流的浓度分布，而且也影响非均质流速度分布和管道摩阻损失。……