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山东大学学报 (工学版) ›› 2023, Vol. 53 ›› Issue (3): 69-77.doi: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2022.144

• 土木工程 • 上一篇    下一篇

基于CFD的铣槽机泥浆运移规律数值模拟及施工优化

刘祥坤1,2,李树忱1*,王修伟1,2,田野1,2,许京伟3,魏清武4,赵永曦5   

  1. 1.山东大学齐鲁交通学院, 山东 济南 250002;2.山东大学岩土与结构工程研究中心, 山东 济南 250061;3.济南重工集团有限公司, 山东 济南 250109;4.中铁十四局集团隧道工程有限公司, 山东 济南 250101;5.北京市水务综合执法总队, 北京 100036
  • 出版日期:2023-06-20 发布日期:2023-07-07
  • 作者简介:刘祥坤(1998— ),男,山东临沂人,硕士研究生,主要研究方向为岩土工程方向. E-mail: 15965610971@163.com. *通信作者简介:李树忱(1973— ),男,黑龙江齐齐哈尔人,教授,博导,主要研究方向为桥梁与隧道工程结构及施工安全问题. E-mail: shuchenli@sdu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目(51879150,41831278)

CFD-based numerical simulation of slurry migration of trench cutter and construction optimization

LIU Xiangkun1,2, LI Shuchen1*, WANG Xiuwei1,2, TIAN Ye1,2, XU Jingwei3, WEI Qingwu4, ZHAO Yongxi5   

  1. 1.School of Qilu Transportation, Shandong University, Jinan 250002, Shandong, China;
    2.Geotechnical and Structural Engineering Research Center, Shandong University, Jinan 250061, Shandong, China;
    3.Jinan Heavy Industries Group Co., Ltd., Jinan 250109, Shandong, China;
    4.China Railway 14th Bureau Group, Tunnel Engineering Co., Ltd., Jinan 250101, Shandong, China;
    5.Beijing Water Affairs Comprehensive Law Enforcement Crops, Beijing 100036, China
  • Online:2023-06-20 Published:2023-07-07

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摘要： 以铣槽机泥浆运移过程为研究对象,利用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)中的欧拉两相流模型,对泥浆管中的固液两相流进行模拟,并改变泥浆入口流速、泥浆黏度及密度等基本参数,得到不同参数条件下泥浆整体运移规律。结果表明:随着开挖深度增大,泥浆管压力损失减小,最大颗粒体积分数变化不明显;随着入口流速增大,最大颗粒体积分数呈现先减小后增大趋势,入口流速约为5~7 m/s时具有最小的颗粒堆积浓度;随着泥浆黏度及密度增大,泥浆运移时颗粒堆积情况减少,但泥浆黏度超过2.5 kg/(m·s)时,对泥浆携渣能力的提升作用减弱,泥浆管路压力损失明显增大;对比分析不同地层硬度导致颗粒直径变化对泥浆运移的影响,颗粒直径增大,颗粒堆积情况显著增加。根据模拟结果,对双轮铣地连墙施工提出优化措施,为解决泥浆循环过程中输送阻力大、管道淤堵等问题提供相应指导。

关键词: 双轮铣槽机, CFD, 欧拉两相流模型, 泥浆运移规律, 施工优化

中图分类号: 

  • TU94
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