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层结环境中的热液羽流及颗粒物输移

热液羽流,颗粒输移,动力特性,计算流体力学

浮力羽流指流体在环境介质中完全或部分地受浮力驱动的羽状流动形态，其广泛存在于自然界和人类活动中，如近海温排水、深海热液羽流等。目前全球已知700多个热液喷口，其中近200个喷口具有温度信息，不同喷口的差异显著，而目前对低温喷口的关注度依旧很低。在此背景基础上基于fluent模拟结果，分析不同温度及不同背景流条件下，包括高温和低温热液场的情况下的深海热液喷口羽流的影响范围及物质扩散规律，这对于化学物质生长及热液生态群落繁衍具有重要意义。在探寻不同温度热液喷口对生物群落影响同时，文章基于离散项耦合模拟，分析在不同流场环境条件下，不同物质颗粒在热液源下的输运模式，这有助于指导矿产和硫化物等资源的勘探和开发及揭示地球上早期生命的起源。研究表明不同温度下的热液羽流具有不同的羽流上升高度、质量通量和热通量及影响范围等，归纳总结了不同物质颗粒间的沉降运动规律，并在此基础上定量给出不同颗粒在层化环境背景流情况下的输移沉积规律公式。研究结果对于海底热液喷口的示踪、海洋物质能量循环过程研究和海底矿物资源勘查与环境评价具有支撑价值。