针对泥水平衡盾构机循环系统的排浆管道运输堵塞情况,基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)和离散元(Discrete Element Method,DEM)双向耦合方法,模拟了波纹管道中泥浆和石材颗粒相互作用下的运输过程,研究了颗粒相和流...针对泥水平衡盾构机循环系统的排浆管道运输堵塞情况,基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)和离散元(Discrete Element Method,DEM)双向耦合方法,模拟了波纹管道中泥浆和石材颗粒相互作用下的运输过程,研究了颗粒相和流体相随时间的演化。结果表明:波纹管道实现了向内波纹会聚管流场加速效应,泥浆通过波纹结构时流速显著增加,高速流域面积扩增;更多管道底部处石材颗粒与管壁的滑动摩擦变为滚动摩擦,降低了石材与管道间的摩擦磨损,且底部泥浆具有向上流动的趋势,使得石材颗粒获得向上的速度分量,分布在流场作用更强的位置;波纹管壁附近,湍流动能随着泥浆的流动而增大,泥浆与管壁的摩擦损失以及湍流流动带来的热能耗散则使得总压减小较为明显;波纹函数振幅增大或者周期减小均有利于缓解石材颗粒的堵塞情况,但周期过小会导致个别石材颗粒长时间滞留;在石材颗粒易堆积管段使用波纹加速结构能有效避免堵塞情况。展开更多
文摘针对泥水平衡盾构机循环系统的排浆管道运输堵塞情况,基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)和离散元(Discrete Element Method,DEM)双向耦合方法,模拟了波纹管道中泥浆和石材颗粒相互作用下的运输过程,研究了颗粒相和流体相随时间的演化。结果表明:波纹管道实现了向内波纹会聚管流场加速效应,泥浆通过波纹结构时流速显著增加,高速流域面积扩增;更多管道底部处石材颗粒与管壁的滑动摩擦变为滚动摩擦,降低了石材与管道间的摩擦磨损,且底部泥浆具有向上流动的趋势,使得石材颗粒获得向上的速度分量,分布在流场作用更强的位置;波纹管壁附近,湍流动能随着泥浆的流动而增大,泥浆与管壁的摩擦损失以及湍流流动带来的热能耗散则使得总压减小较为明显;波纹函数振幅增大或者周期减小均有利于缓解石材颗粒的堵塞情况,但周期过小会导致个别石材颗粒长时间滞留;在石材颗粒易堆积管段使用波纹加速结构能有效避免堵塞情况。
