本文以国家自然科学基金项目(编号:51434002)为依托,采用CFD数值计算和室内模型试验方法,对深海采矿系统中的履带式自行集矿机的水阻力特性进行研究,并通过对计算结果的分析进行了模型的外形优化设计,论文主要研究内容和结果如下:(1)对我国“九五”深海集矿模型机进行了三维简化建模,通过选取适当的计算模式,对集矿机工作时的三维粘性流场进行了数值模拟,分析表明水阻力主要来源于采集装置和浮体,其阻力系数为0.78,在速度1.2m/s时,水阻力达7473N。(2)为减少集矿机所受的水阻力,设计了几种集矿机的外形优化模型,并分别在相同的边界条件下进行了数值计算,通过对计算结果的比较分析,说明无浮体模型能显著降低水阻力,集矿机横截面积的大小对其水阻力有直接影响关系。(3)按照与原模型1:20的比例进行了模型的拖曳试验。根据各试验模型水阻力的测试和数值分析结果,运用雷诺相似准则及欧拉相似准则对深海条件下集矿机的数值计算结果进行了验证,两者数据能较好的吻合,误差控制在10%以内。论文通过采用数值计算和模型试验相互结合的方式,为深海集矿机行走时的水阻力的计算提供了一种新的方法。优化模型的设计对于今后集矿机的外形设计具有一定指导意义。