[发明专利]一种基于管道磨损的含多骨料的充填料浆优化方法

权利要求书

1.一种基于管道磨损的含多骨料的充填料浆优化方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、对含多骨料的充填料浆进行密度试验，根据试验数据得到不同浓度、不同灰砂比和不同粗细骨料比例条件下的料浆密度；

S2、对含多骨料的充填料浆进行流变试验，根据试验数据计算充填料浆的屈服应力和塑性粘度，拟合得出充填料浆的剪切应力与剪切速率间的关系式；

S3、根据流体力学运动方程建立充填料浆管道流动的数学模型，求解充填料浆管道流动的数学模型，得到充填料浆在管道流动过程中速度、压力的变化规律及粗骨料运移规律；

S4、根据已有的侵蚀模型建立充填管道侵蚀的数学模型，以步骤3)的计算结果为初始值进行计算，得到不同侵蚀模型下的管道侵蚀率，便于对比验证计算的准确性。

2.根据权利要求1所述的一种基于管道磨损的含多骨料的充填料浆优化方法，其特征在于：所述步骤S1包括以下步骤：

S1.1、分别对充填粗、细骨料进行粒度分析，其中细骨料采用激光粒度分析仪进行，粗骨料采用筛分法进行；

S1.2、对充填粗、细骨料和胶凝材料进行密度测量，采用比重瓶法进行；

S1.3、对含不同比例粗、细骨料的充填料浆进行密度计算，采用加权计算的方式进行。

3.根据权利要求1所述的一种基于管道磨损的含多骨料的充填料浆优化方法，其特征在于：所述步骤S2包括以下步骤：

S2.1、计算不同浓度、灰砂比和粗、细骨料的充填料浆的用料量；

S2.2、对含多骨料的充填料浆进行流变试验，采用旋转流变仪进行；

S2.3、将流变试验数据进行处理，得到充填料浆的屈服应力、表观粘度以及粘度随剪切速率变化的关系式，粘度数据拟合模型为非牛顿Bingham模型：

式中，τ为剪切应力，

τ₀为极限动切应力，

η_p为塑性黏度，

上述各参数由试验数据经拟合得到。

4.根据权利要求1所述的一种基于管道磨损的含多骨料的充填料浆优化方法，其特征在于：所述步骤S3包括以下步骤：

S3.1、根据充填料浆的特点，提出建立充填料浆管道流动数学模型的四个基本假设条件：

S3.1.1、将细骨料与水构成的充填料浆看成是均匀连续介质来研究，将粗骨料看成是离散介质来研究；

S3.1.2、连续介质各个方向的力学性质相同；

S3.1.3、浆体在流动过程中是不可压缩的；

S3.1.4、考虑浆体的重力。

S3.2、基于假设条件，依据流体流动的连续性方程、能量守恒方程建立含多骨料的充填料浆管道流动的数学模型；

S3.3、将数学模型导入有限元软件COMSOLMultiphysics的CFD模块，利用其强大的网格划分能力进行网格划分；

S3.4、采用COMSOL的稳态求解器对充填料浆管道流动的数学模型进行求解，得到充填料浆管道流动的速度、压力分布规律和粗骨料运移规律。