混凝土泵分配阀流场数值仿真研究.pdf
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1、2 0 1 4年 1 月 第4 2卷 第 1期 机床与液压 MACHI NE TOOL HYDRAUL I C S J a n 2 0 1 4 Vo 1 4 2 No 1 D O I : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 4 0 1 0 3 2 混凝土泵分配阀流场数值仿真研究 赵青 ,刘会勇 。 ( 1 贵州大学土木建筑工程学院,贵州贵 阳 5 5 0 0 0 3; 2 清华大学摩擦学国家重点实验室,北京 1 0 0 0 8 4 ; 3 贵州大学机械工程与自 动化学院,贵州贵阳5 5 0 0 0 3 ) 摘要:为了能够了解混凝土泵在进行泵送
2、作业时,混凝土对混凝土泵分配阀的磨损情况,对混凝土泵分配阀流场进行 数值仿真研究。在 S o l i d Wo r k s中建立了混凝土泵分配阀模型,在 G A MB I T中划分网格并指定了边界条件,并在 F l u e n t 中进 行求解计算 ,研究混凝土泵分配阀的流场。研究结果对于混凝土泵分配阀的设计和磨损检测有一定的理论和使用价值。 关键词: 混凝土泵 ; 分配阀;流场;C F D ;磨损检测 中图分类号:T H 3 2 1 文献标识码 :A 文章编号:1 0 0 1 3 8 8 1( 2 0 1 4 )1 1 2 0 3 Nu me r i c a l S i mu l a t i
3、 o n S t u d y o n t h e F l l l i d F i e l d o f t h e Co n c r e t e P u mp Di s t r i b u t i n g Va l v e Z H A O Q i n g ,L I U H u i y o n g ( 1 C o l l e g e o f C i v i l E n g i n e e ri n g a n d A r c h i t e c t u r e , G u i z h o u U n i v e r s i t y , G u i y a n g G u i z h o u 5 5
4、 0 0 0 3 ,C h i n a ; 2 T h e S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f T r i b o l o g y , T s i n g h u a U n i v e r s i t y ,B e i j i n g 1 0 0 0 8 4,C h i n a ; 3 C o l l e g e o f M e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g a n d A u t o ma t i o n ,G u i z h o u U n i v e r s i t y ,G u i y a n
5、g G u i z h o u 5 5 0 0 0 3 , C h i n a ) Ab s t r a c t :F o r fi n d i n g o u t t h e we a r i n g c o n d i t i o n o f t h e c o n c r e t e p u mp d i s t rib u t i n g v alv e b y c o n c r e t e w h e n t h e c o n c r e t e p u mp w a s w o r k i n g ,t h e n u me ri c al s i mu l a t i o n
6、 s t u d y o n t h e fl u i d fi e l d o f t h e c o n c r e t e p u mp d i s t r i b u t i n g v alv e w a s c a r r i e d o u t T h e mo d e l o f t h e c o n c r e t e p u mp d i s t ri b u t i n g v a l v e w a s e s t a b l i s h e d i n S o l i d Wo r k s ,b e i n g me s h e d a n d i t s b o
7、u n d a r y c o n d i t i o n s w e r e d e fi n e d i n GAMB I T, a n d t h e c a l c u l a t i o n wa s c a r r i e d o u t i n F l u e n t ,t h e fl u i d fie l d o f t h e c o n c r e t e p u mp d i s t ri b u t i n g v alv e w a s s t u d i e d T h e r e s u l t p r o v i d e s s o me t h e o r
8、 e t i c a l and p r a c t i c al v alu e f o r t h e d e s i g n a n d t h e we a r d e t e c t i o n o f c o n c r e t e p u mp d i s t r i b u t i n g v alv e Ke y wo r d s :C o n c r e t e p u mp;Di s t ri b u t i n g v alv e ;F l u i d fi e l d;CF D ;W e a r d e t e c t i o n 混凝土泵是通过管道依靠压力输送混凝土
9、的施工 设备 ,它能够一次连续地完成水平输送和垂直输送, 在国内外已得到了广泛的应用。混凝土泵分配阀作 为混凝土泵的 “ 心脏” ,其工作可靠性的高低将直接 影响混凝土泵的使用性能。因此,研究泵送施工作业 时的混凝土泵分配阀内部流场分布情况十分必要。 计算流体动力学 ( C F D )是通过计算机数值计算 和图像显示 ,对包含流体流动和热传导等相关物理现 象的系统所作的分析,广泛应用于水利、航运、流体 机械等各种技术科学领域 “ 。S o l i d Wo r k s 作为 Wi n d o w s 平 台下 的机械设计软件 ,完全融人了 Wi n d o w s 软件使用方便和操作简单的特点
10、,而且具有强大的基 于特征的实体建模功能,也已经得到广泛的应用 。 在 S o l i d Wo r k s 中建立了混凝土泵分配阀模型 ,在 G A MB I T中划分网格并指定边界条件 ,并在 F l u e n t 中 进行求解计算 ,研究混凝土泵分配阀的流场。 1 混凝土泵分配阀几何模型 混凝土泵分配阀的种类很多,包括蝶形分配阀、 闸板式分配阀和管形分配阀 。 一 。其 中,s形管阀 是 目前混凝土泵中使用最广泛的一种分配阀,它置于 集料斗内,一端与输送管相连,另一端在摆动液压系 统的驱动下左右摆动,交替连通混凝土缸和输送管 道 ,将料斗中的混凝土连续不断地输送到浇注点。 S形管阀有变
11、径和不 变径两种形式,其中不变 径 s形管阀在工作时阀体 所受 的冲击小、阻力 小、 磨损小,混凝土在其 中流 动顺畅且加工容易。目前 大多数混凝土泵均采用不 变 径 的 S形 管 阀 。在 图 1 不变径的S形 管阀模型 S o l i d Wo r k s 中建立不变径的S形管阀模型如图 1 所示。 收稿 日期 :2 0 1 1 0 4 2 8 基金项目:清华大学摩擦学国家重点实验室开放基金资助项目 ( S K L T K F I 3 n O 7 ) ;国家 自然科学基金资助项 目 ( 5 1 3 6 5 0 0 8 ) ; 贵州省 自然科学基金项 目 ( 黔科合 J 字 2 0 1 0
12、2 2 4 7号) 作者简介:赵青 ( 1 9 7 8 一 ) ,博 士,副教授,主要从事水利工程 、岩土工程 的教学与科研工作。Ema i l :h e a e x t 1 6 3 c o m。 第 1期 赵青 等 :混凝土泵分配阀流场数值仿真研究 1 2 1 2 混凝土简易多相流模型的选取 目前,用于研究多相流的方法有欧拉 一 拉格朗日 方法和欧拉 一欧拉方法 。欧拉 一 拉格朗日方法将流 体相视为连续相,使用基于网格的时问平均方法来得 到连续相流场 ,离散相通过计算流场中大量粒子的运 动得到 ,离散相和流体相之间存在质量、动量和能量 的交换。欧拉 一 欧拉法中将不同的相处理成互相贯穿 的
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