濕式混凝土噴漿機(jī)噴嘴的優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、噴漿機(jī)是噴射混凝土支護(hù)的重要機(jī)具，廣泛應(yīng)用于礦山、公路隧道、涵洞、煤礦井巷和水利水電工程。噴嘴是噴漿機(jī)的核心部件，其結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理以及結(jié)構(gòu)參數(shù)的匹配關(guān)系直接影響噴嘴內(nèi)出口混合均勻程度，進(jìn)而影響噴嘴施工時的回彈量。然而，現(xiàn)實中噴嘴結(jié)構(gòu)的設(shè)計并不合理，導(dǎo)致在施工作業(yè)中，依然會出現(xiàn)物料混合不均勻、物料粘結(jié)管壁、回彈量大、脈沖現(xiàn)象嚴(yán)重等問題。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴運(yùn)用多相流基本理論對噴嘴內(nèi)混合流體建立了數(shù)學(xué)模型。通過理論計算得到噴

2、嘴出口混合流體的速度值和壓力值。分析了噴嘴內(nèi)砂子、速凝劑、壓縮空氣、水泥漿各相在噴嘴內(nèi)部的混合機(jī)理，根據(jù)流體的流動特性選擇了正確的數(shù)值模擬方法和湍流模型。⑵對噴嘴結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了簡化，在流體前處理軟件Gambit中建立了流場分析模型，完成了噴嘴不同區(qū)域的網(wǎng)格劃分，最后定義了不同的邊界類型。⑶將劃分好的網(wǎng)格導(dǎo)入到Fluent軟件對噴嘴內(nèi)混合流體進(jìn)行數(shù)值模擬，得到了噴嘴內(nèi)混合流體速度場、壓力場、各相體積分?jǐn)?shù)的分布情況。并分析流場分布與噴嘴結(jié)構(gòu)

3、之間的關(guān)系，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計當(dāng)中的均值和標(biāo)準(zhǔn)差對噴嘴出口混合均勻程度做了定量分析，得到噴嘴內(nèi)不同截面上成分均勻度和速度均勻度。⑷為了提高噴嘴出口混合流體混合效果，完成了噴嘴結(jié)構(gòu)的初步改進(jìn)。引入正交試驗法，對改進(jìn)后的噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，選取出口成分均勻度和速度均勻度為考核指標(biāo)，以泥漿管入射角、預(yù)混合管長度、變徑管長度、聚料管長度為優(yōu)化參數(shù)，設(shè)計了16組試驗方案，利用Fluent軟件對16組不同結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行數(shù)值模擬，采用極差分析法對正交實驗