沥青摊铺机布料槽内集料运动的稳定性研究

论文摘要

我国高速公路建设的飞速发展对沥青路面施工质量和使用性能提出了越来越高的要求,而高速公路的早期破坏现象严重影响了沥青路面的质量,给国家造成了巨大损失。沥青混合料的离析是造成路面摊铺不均、路面性能降低的主要原因,对沥青混合料在布料槽的运动状态的研究已经成为粒料均匀性问题的重要研究方向。本文根据对当前摊铺机布料槽内沥青混合料的运动状态的理论分析,并且结合沥青混合料自身具有流动性的流体性质,得出沥青混合料在螺旋布料器作用下,既有向两端的轴向运动,也有跟随螺旋轴的旋转运动。依据理论分析的成果,借助三维造型软件Solidworks,建立与实际相结合的几何模型及网格划分策略,以Fluent为研究工具,结合流体力学相关理论知识,模拟布料槽内气相流场分布,并以混合模型为基础,对布料槽内沥青混合料进行了运动仿真。文中主要研究了布料槽内沥青混合料在不同粘度和布料器不同转速情况下的运动状态,得到转速和粘度的相互关系,利用Tecplot、Oringin等后处理软件对仿真模拟结果进行必要的数据处理,使结论更加鲜明。通过借助流体动力学软件CFD的分析结果,为布料槽粒料运动状态的研究提供了一种很好的方向和手段,并以实验数据为基础为螺旋布料器优化设计提供依据,更好的解决布料槽内沥青混合料的离析问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 高等级公路沥青路面早期病害类型
• 1.2.1 沥青路面早期病害类型
• 1.2.2 沥青路面早期病害原因分析
• 1.3 现行施工工艺下沥青混合料的离析
• 1.4 国内外对影响沥青混合料粒料运动的研究现状
• 1.5 本课题的研究目标及任务
• 第二章 沥青混凝土摊铺机输分料系统理论分析
• 2.1 螺旋布料器的介绍
• 2.1.1 螺旋布料器的构造及对沥青混合料输送机理
• 2.1.2 螺旋布料器对沥青混合料的输送机理
• 2.2 螺旋布料器作用下对沥青混合料的动力学分析
• 2.3 螺旋布料器作用下对沥青混合料的运动学分析
• 2.3.1 对布料槽沥青混合料轴向速度函数分析
• 2.3.2 对布料槽沥青混合料圆周速度函数分析
• 2.3.3 对布料槽沥青混合料角速度函数分析
• 2.3.4 对沥青混合料螺旋布料器径向不同位置的速度分析
• 2.4 沥青混凝土摊铺机输分料系统性能评估
• 2.5 本章小结
• 第三章 CFD 理论的引入及应用
• 3.1 CFD 理论基本介绍
• 3.2 CFD 理论应用研究应用的现状
• 3.3 CFD 理论多相流模型介绍及应用
• 3.3.1 多相流定义及研究方法
• 3.3.2 Fluent 中的多相流模型
• 3.4 本课题引入CFD 理论的基本应用依据
• 3.5 本章小结
• 本章符号说明
• 第四章 利用CFD 理论对输分料结构系统的建模及数值分析
• 4.1 对研究问题的描述及物理模型的建立
• 4.1.1 问题的描述及模型假设
• 4.1.2 对数值模拟中计算模型的选择
• 4.1.3 运算中湍流模型的选择
• 4.1.4 运算中颗粒运动的求解
• 4.2 数值模拟计算及实验分析
• 4.2.1 对模型中的气相流场进行分析
• 4.2.2 对气固流场中颗粒相的数值模拟
• 4.2.3 对液固流场中颗粒相的数值模拟
• 4.2.4 沥青粘性及螺旋转速对颗粒运动状态影响的分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 主要结论及展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 对后续研究的展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况