基于CFD模拟的新拌混凝土泵送压力损失预测

魏子易¹，安晓鹏¹，史才军²，武斌¹，元强³

1. 中国建筑材料研究总院绿色建材国家重点实验室2. 湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室3. 中南大学土木工程学院高速铁路建造技术国家工程实验室

摘 要：混凝土泵送技术在土木工程中的应用越来越普遍,但是泵送压力的预测长期缺乏有效的技术手段,工程应用中依赖大型盘管实验,消耗大量人力物力。本工作通过计算流体动力学（CFD）模拟研究了混凝土流变参数对混凝土泵送压力损失的影响,并将模拟结果与实验值进行对比,结果表明,SST·k-ω湍流模型能够针对混凝土材料的特性,准确预测混凝土泵送压力损失,粘度是影响泵压损失的主要因素,单位长度的泵压损失与粘度成正比,粘度越大,混凝土由于剪切作用受到的阻力越大,导致泵压损失增大;泵压损失随着屈服应力的增大而减小,且在混凝土屈服应力小于150 Pa时,随着屈服应力的增大,泵压损失降低程度更显著,当屈服应力大于150 Pa时,屈服应力对泵压损失的影响不明显。此外,研究了混凝土流变参数对泵压损失的影响机理,结果表明,混凝土流变参数是影响泵压损失的主要因素,新拌混凝土屈服应力增大,则泵管中剪切层的厚度减小,从而降低泵管中单位长度的泵压损失;新拌混凝土粘度增大,则泵管中由于剪切作用造成的阻力增大,进而增大泵管中单位长度的泵压损失。

关键词：混凝土泵送;泵压损失;流动形式;计算流体动力学(CFD)模拟;