(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111562069.X (22)申请日 2021.12.20 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113946927 A (43)申请公布日 2022.01.18 (73)专利权人 中国地质大 学 （北京） 地址 100191 北京市海淀区学院路2 9号 (72)发明人 夏建新　张东宽　栾芳芳　曹华德　 魏定邦　官雷　 (74)专利代理 机构 北京开阳星知识产权代理有 限公司 1 1710 代理人 王艳斌 (51)Int.Cl. G06F 30/18(2020.01) G06F 30/28(2020.01)G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 110390130 A,2019.10.2 9 CN 108825175 A,2018.1 1.16 CN 110966006 A,2020.04.07 US 2019012414 A1,2019.01.10 王广申.深水浅层水合物破碎与集矿回收 固-液两相流研究. 《中国优秀博硕士学位 论文全 文数据库(硕士)工程科技 Ⅰ辑》 .2020, 官雷 等.深海 多金属结核 采集方式及其结 构参数比较分析. 《海 洋技术学报》 .2021, 审查员 张甜 (54)发明名称 一种多金属结核 采集头流场设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种多金属结核采集头流场 设计方法， 该方法包括： 建立采集头二维仿真模 型； 设定所述采集头的前排喷嘴直径、 后排喷嘴 直径、 喷嘴离地高度、 两排喷嘴间距离为定值， 仿 真模拟获得不同射流角度下采集头内部水流的 垂向速度云图； 根据所述垂向速度云图， 确定所 述采集头的流场设计参数。 本发 明实施例提供的 一种多金属结核采集头流场设计方法， 相比于传 统的依靠经验或者试验来确定采集头的流场设 计参数， 本发 明提供的流场设计方法是依据理论 分析得出的参数设计方法， 参数设计更加准确。 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 CN 113946927 B 2022.03.04 CN 113946927 B 1.一种多金属结核采集头流场设计方法， 其特 征在于， 包括： 建立采集头二维仿真模型； 设定所述采集头的前排喷嘴直径、 后排喷嘴直径、 喷嘴离地高度、 两排喷嘴间距离为定 值， 仿真模拟获得不同射 流角度下采集头内部水流的垂向速度云图； 根据所述垂向速度云图， 确定所述采集头的流场设计参数； 所述根据所述垂向速度云图， 确定所述采集头的流场设计参数包括： 根据所述垂向速度云图， 将所述前排喷嘴喷出的水流流量与 所述后排喷嘴喷出的水流 流量之和小于所述采集头抽吸水流 流量时对应的流场参数确定为所述 流场设计参数； 其中， 所述 射流角度为 射流喷嘴与水平方向形成的夹角。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述垂向速度云图， 确定所述采 集头的流场设计参数， 包括： 根据所述垂向速度云图， 将所述前排喷嘴喷出的水流流量与 所述后排喷嘴喷出的水流 流量之和小于所述采集头抽吸水流流量并且前排喷嘴射流与后排喷嘴射流不交叉时对应 的流场参数确定为所述 流场设计参数。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述前排喷嘴射流与沉积物 交界点和所述 前排喷嘴的水平距离为X1， 所述后排喷嘴射流与沉积物交界点和所述后排喷嘴的水平距离 为X2， 所述两排喷 嘴间距离为D， X1=D/4； X2=D/2。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述垂向速度云图， 确定所述采 集头的流场设计参数， 包括： 根据所述垂向速度云图， 将所述前排喷嘴喷出的水流流量与 所述后排喷嘴喷出的水流 流量之和小于所述采集头抽吸水流流量并且所述前排喷嘴的喷射速度水平分量与所述后 排喷嘴的喷射速度水平分量的差值小于等于预设速度差值时对应的流场参数确定为所述 流场设计参数。 5.根据权利要求1 ‑4中任一项所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述垂向速度云图， 确定所述采集头的流场设计参数， 包括： 根据所述垂向速度云图， 将所述前排喷嘴喷出的水流流量与 所述后排喷嘴喷出的水流 流量之和小于所述采集头抽吸水流流量并且离地高度线上所述采集头内部水流的垂向速 度的平均速度标准差最小时对应的流场参数确定为所述 流场设计参数； 或者， 根据所述垂向速度云图， 将所述前排喷嘴喷出的水流流量与所述后排喷嘴喷出 的水流流量之和小于所述采集头抽吸水流流量、 前排喷嘴射流与后排喷嘴射流不交叉， 并 且离地高度线上所述采集头内部水流的垂向速度的平均速度标准差最小时对应的流场参 数确定为所述 流场设计参数； 或者， 根据所述垂向速度云图， 将所述前排喷嘴喷出的水流流量与所述后排喷嘴喷出 的水流流量之和小于所述采集头抽吸水流流量、 前排喷嘴射流与后排喷嘴射流不交叉、 所 述前排喷嘴的喷射速度水平分量与所述后排喷嘴的喷射速度水平分量的差值小于等于预 设速度差值， 并且离地高度线 上所述采集头内部水流的垂向速度的平均速度标准差最小时 对应的流场参数确定为所述 流场设计参数。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述前排喷嘴直径和所述后 排喷嘴直径均 为10~18mm； 所述喷 嘴离地高度小于等于180m m； 所述两排喷 嘴间距离为 400mm‑600mm。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113946927 B 27.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述 射流角度大于等于 50°， 小于等于80 °。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113946927 B 3