基于CFD的铣槽机泥浆运移规律数值模拟及施工优化

作者：刘祥坤; 李树忱^*; 王修伟; 田野; 许京伟; 魏清武; 赵永曦

来源：山东大学学报(工学版), 2023, 53(03): 69-77.

• 双轮铣槽机
• CFD
• 欧拉两相流模型
• 泥浆运移规律
• 施工优化

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。

• 单位
  山东大学; 中铁十四局集团隧道工程有限公司