混凝土泵送竖直弯管压力损失试验与离散元模拟研究.docx

混凝土泵送竖直弯管压力损失试验与离散元模拟研究
一、研究背景
混凝土泵送技术在工程建设中得到了广泛的应用，而泵送管道是这项技术中不可缺少的部分。由于混凝土泵送管道具有弯曲、截面变形等特点，使得泵送过程中会发生流动阻力和压力损失，特别是在管道弯曲处，由于管道几何形状的变化导致了压力分布的不均匀和损失的加大。因此，准确地分析混凝土泵送管道弯曲处的压力损失规律对于工程实践具有重要的意义。
二、试验方法
本研究采用试验和数值模拟两种方法来分析混凝土泵送管道弯曲处的压力损失规律。
试验装置：采用水泵和水管代替混凝土泵和管道进行实验研究，弯管采用钢管，管径为50mm，弯曲半径为600mm。在弯曲管道处设立U型水柱式压力计和差压计，以测量弯曲处的压力损失。
试验过程：调节水泵的流量和速度，使弯状处的流速在合理范围内，记录U型水柱式压力计和差压计的数据。在实验过程中，改变弯曲管道的角度，记录压力损失随角度变化的规律。
数值模拟：采用离散元模拟方法，通过建立弯状处的三维几何模型，进行数值模拟。在过程中考虑混凝土颗粒的运动状态和相互之间的相互作用力，以及弯状处的摩擦力等因素，模拟出混凝土在管道中的运动过程。
三、试验结果
试验结果显示，在弯状处的压力损失与弯曲角度成正比，随着角度的增大，压力损失呈现出增加的趋势。同时，尽管在不同角度处的泵送管道截面形状不同，但在同一角度处的压力分布规律是相似的。
模拟结果显示：在弯曲处，混凝土颗粒的相互作用力明显增加，不同颗粒之间相互摩擦力增大，这些因素都会导致弯状处的压力损失增大。
四、结论
本研究采用试验和数值模拟两种方法，分析了混凝土泵送管道弯曲处的压力损失规律。试验结果表明，管道弯度对于压力损失具有重要影响，压力损失会随着弯曲角度的增大而逐渐增加。模拟结果也证明了这一点。因此，这些结论对于混凝土泵送技术的实际应用具有重要指导意义。