摘要：深海多金属硫化物的开采系统结构复杂,导致其试验系统装置的设计、制造成本较高,且试验研究往往会受到测量精度、流场扰动、试验经费和周期等因素的限制。而采用计算流体力学(CFD)软件来对多金属硫化物的集矿抽吸过程进行数值模拟不仅可以得到较为精确的流场分布规律、探索合适的集矿头流场方案、指导集矿头的结构设计,而且很好的解决了试验研究所受到的限制。因此,对深海多金属硫化物的集矿过程进行数值模拟具有十分重要的意义。本文首先对多金属硫化物的物理力学特性进行了试验检测。掌握了其干、湿密度、单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、三轴抗压强度、内聚力和内摩擦角的测试方法,并得到了相应的测试结果。并在矿石的经典粒度方程的理论基础上,结合多金属硫化物的破碎特性,对多金属硫化物破碎后的粒度组成进行了预测。为其集矿抽吸过程固-液两相流数值模拟提供了必要的参数值。其次在CFD理论基础上,对多金属硫化物颗粒集矿抽吸过程固-液两相流动的数值模拟方法进行了研究。确定了其控制方程,选择了控制方程的离散方法及求解方法。同时针对集矿抽吸过程的两相流动特征选择了合适的湍流模拟方法及模型。最后针对多金属硫化物集矿头的结构建立了相应的计算模型,运用FLUENT软件,分两种情形对多金属硫化物颗粒抽吸过程固-液两相流进行了数值模拟,分析了集矿罩内部流场的基本特征,以及集矿罩形状、多金属硫化物颗粒粒径、提升泵的抽吸水流速度对多金属硫化物的提升效果及集矿罩出口处的输出浓度的影响。