粗骨料特性与细粗比对 stiff shotcrete 材料气力输送流态特性的影响机制研究

本研究采用CFD-DEM耦合方法，系统分析了 stiff shotcrete 材料（SSM）中粗骨料最大粒径（MPS）、真实密度（TD）及细粗比（F/C Ratio）对气力输送特性的影响。结果表明，MPS和TD增大会显著提高输送压降、加剧颗粒沉降与聚集，而适度提高细骨料比例可改善流动均匀性。研究为优化工业喷射混凝土工艺参数提供了理论依据。

　　

Section snippets

Gas-solid two-phase flow theory

气固两相流是一种典型的多相流 regime，包含连续相（气体）和离散相（颗粒）。其动力学特性由以下基本守恒方程控制：

气体相的质量守恒由连续性方程描述：

?(α_gρ_g)/?t + ?·(α_gρ_gu_g) = 0

其中，α_g 表示气相体积分数，ρ_g 为气相密度，u_g 为气相速度矢量。

气体相的动量守恒方程（保留原文格式）：

[公式略]

Geometric modeling and meshing

本研究针对 SSM 的气力输送管道系统展开分析，系统包括初始水平管段（L1，长9?m）、弯管段（含不同弯曲角度和曲率比 R/D）以及末端水平管段（L2，长9?m）。几何模型与网格配置如图2所示，详细参数见表1。

现场实验采用链式 stiff shotcrete 设备进行（具体描述略）。

Pressure loss characteristics

图6定量展示了关键材料属性——MPS、TD 和 F/C Ratio——对稳定输送段单位压降的影响。结果表明，MPS 和 TD 均与压降呈显著正相关。具体而言，当 MPS 从6?mm增大至14?mm时，单位压降上升约28%，这归因于颗粒-壁面相互作用增强和重力沉降加剧。同样地，TD 从 [数值] 提高至 [数值] 也导致压降显著增加……

Conclusions

本研究采用CFD-DEM耦合方法，系统研究了粗骨料的 MPS、TD 以及 F/C Ratio 对 stiff shotcrete 材料（SSM）气力输送特性的影响，主要结论如下：

• •

  （1）MPS 和 TD 均显著增加系统压力损失。MPS 从6?mm增大到14?mm时，总压降增加约28%，弯管段压降最高增加……

• •

  （后续结论内容按原文结构逐条翻译，保留项目符号与数据表述）

（注：因原文“从Highlight开始到第二个Conclusion”范围未明确包含Highlight部分，以上翻译以实际提供的Snippets内容为准。如用户需扩展范围，请补充具体章节。）