深海多金属结核水力式采集方案对比分析

来源：海洋技术学报杂志2025年第03期北京时间：

作者：王伟

单位：单位王伟， 陈时平， 双志， 吴卓

摘要：海底矿产资源的高效采集是深海采矿的关键技术之一，水力式集矿方式由于其绿色高效的 特点， 已成为主流的采集方式。为研究不同水力式采集方案的集矿能力，本文通过调整主喷嘴的位 置及辅助喷嘴的位置和排数共设计了5 种不同的集矿方案，通过对这 5 种集矿方案进行数值仿真， 并分析其流场特征和结核的运动轨迹 ，再结合各方案的采集率 ，得到了最佳的集矿方案。结果表 明 ：设置后置辅助喷嘴的方案 4 集矿效果最佳 ，采集率为 62.47%。在方案 4 中 ，后置辅助喷嘴使 得集矿头的流场分布更加合理，在起到抬升作用的同时，也有效地减少了结核间及结核和壁面之间 的碰撞概率，降低了能量的损失，提高了采集效率。本文在一定程度上对多金属结核水力式集矿头 的优化设计提供了参考依据，尤其是在辅助喷嘴的设置方面，合理设置辅助喷嘴可以有效地提高集 矿头的采集效率。

关键词：深海采矿；数值模拟； 水力式集矿头；辅助喷嘴； 采集率

基金资助：国家重点研发计划资助项目（2021YFC2801702）