泵送混凝土管道冲蚀疲劳失效数值模拟 孙语晨.pdf

文档介绍：桂林理工大学学报
Journal of Guilin University of Technology
ISSN 1674-9057,CN 45-1375/N
算流体动力学和离散元法� CFD-DEM� 分析了混凝土各相在泵送过程中的运动演化规律� 利用非牛
顿流体－颗粒两相流管道侵蚀寿命预测模型分析了混凝土流动对管道壁面的冲蚀磨损机制，预测了管道的冲
蚀疲劳寿命。研究结果表明� 模拟结果与工程及实验相吻合，在管道流场发生变化处� 进口、出口、弯管处�
管道壁面冲蚀相对严重，该部位的寿命仅为工程工况条件连续工作 29 天� 此外，颗粒粒径越大对壁面的磨损
越严重，粒径范围 15～30 mm 的颗粒与管壁之间的切向作用力占比达 42. 81%，导致能量损失 33. 02%� 弯管段
颗粒碰撞次数大约是直管段的 2 倍，颗粒在直管段的动能明显高于弯管段且弯管段的切向动能损失高于直管
段，这说明弯管段更容易堵塞。模拟结果能够为泵送混凝土的管道设计及维护提供理论支撑。
关键词� 泵送混凝土� CFD-DEM� 颗粒流体－管壁互作用� 管壁冲蚀� 疲劳寿命预测
中图分类号� TU528. 53 文献标志码� A
曲率变化� 例如� 直管段进出口壁面 缩颈管段直
引 言 、
0 冲弧面和弯管曲面的凹陷面� 导致颗粒撞击管壁的
随着我国大型基础建设工程的快速发展和水 撞击力不同，最终使得管道壁面的磨损程度差异也
利设施的大规模建设，对泵送混凝土这一技术的发 较大，其对管道壁面的疲劳失效位置以及疲劳寿命
展有了极高的要求。由于混凝土的泵送过程是一 的影响机制是影响管道的设计和维护的主要依据。
个多相稠密非牛顿流体流动过程［1］，其粘度极大 目前，国内外对泵送混凝土冲蚀管道的研究相
［ ］
且颗粒含量较高，极易导致管道冲蚀疲劳破损。在 对较少，Tan 等 4 通过 DEM 预测离散粒子的运动
高速介质流动中，冲蚀和空蚀问题相较