邹伟生，卢 勇，李哲奂

（湖南大学 流体力学及其装备研究所，湖南 长沙 410082）

矿产资源是人类赖以生存和发展的物质基础.人类对矿产资源的需求量与日增加，开发海洋矿产资源具有十分重要的意义.以提升泵为关键装备的深海底矿物粗颗粒固－液两相流体水力输送系统研发而形成的提升技术是深海矿产资源开发的关键技术之一，因此，对提升泵的研究具有重要的意义.目前德国[1］、日本[2］、中国[3］、国际海洋金属联合组织（IOM）[4］、韩国[5］、印度[6］等国家或国际组织均将提升泵水力管道提升作为其提升方案，但至今为止只有德国KSB公司、日本荏原公司和中国研制加工出深海采矿提升泵.1978年，OMI财团在中太平洋进行的开采试验，使用了德国KSB研制的2台六级潜水提升泵.中国从20世纪90年代开始进行海洋采矿技术的研究，并在“十一五”期间成功研制出深潜硬管提升两级泵.目前需要从理论的角度进一步研究提升泵内粗颗粒固－液两相流动机理，为提升泵的宽流道设计提供理论基础，需要进行提升泵的数值仿真和性能预测等基础研究，来解决管道系统提升特性与提升泵工作特性的匹配关系.

本文以中国研制的两级提升泵为研究对象，对粗颗粒固－液两相流在泵内运动情况进行了CFD数值模拟与分析，得到泵内流体速度、压力、浓度、颗粒轨迹等流场参数的信息，对提升泵的工作特性进行预测，并通过试验结果加以验证.

1 计算模型

均质介质的连续方程为：