【学术成果】杨文东教授团队在深海采矿装备优化研究中取得新进展

我们杨文东教授团队在深海能源开采领域，围绕深海采矿装备优化方面取得新进展。相关研究成果《Optimization of collection efficiency for a dual-row jet mining machine based on CFD-DEM coupling》发表在《Ocean Engineering》。发表期刊为海洋工程领域著名期刊。论文通讯作者为杨文东教授，太阳集团网址8722为第一署名单位和唯一通讯单位。该研究得到了国家自然科学基金和山东省自然科学基金资助。

随着新能源产业的快速发展，陆地稀有金属资源已难以满足人类社会对技术进步的需求。深海蕴藏着丰富的多金属结核、多金属硫化物和富钴结壳等矿产资源，其中多金属结核富含钴、锂、锰、镍、钇和稀土等关键金属元素，具有极高的开采价值。然而，深海环境复杂，采矿技术挑战巨大，如何高效、环保地采集这些资源成为国际研究热点。

（1）阐明了流-固耦合作用下多金属结核起动运移的力学特性

该研究针对深海底质土中多金属结核有效采集问题，通过计算流体动力学-离散元耦合方法（CFD-DEM），分析了射流作用下深海底质中多金属结核剥离、运移、提升全过程，阐明了流-固耦合作用下多金属结核起动运移的力学特性。

（2）进行了深海多金属结核开采的射流装置的优化设计

研究针对海底采矿车的双排射流采集装置，系统研究了后射流角度和速度对流场特性、结核运动行为及采集效率的影响。研究发现，后射流角度过小会导致结核剥离与阻挡效果不佳，角度过大则上涌流速度降低，采集效率下降；提出了最优后射流角度。射流速度过低则结核剥离、收集与提升效果差，速度过高则海底扰动增大、能耗效率降低；提出了最优射流速度范围。该研究为双排射流采集装置的参数优化提供了科学依据，对提高深海多金属结核采集效率，推动深海绿色采矿技术的发展具有重要意义。

射流装置内的流速分布

结核采集效率优化

论文信息：

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0029801824029718