[发明专利]一种基于DEM-CFD耦合的喷射混凝土的优化方法及系统

权利要求书

1.一种基于DEM-CFD耦合的喷射混凝土的优化方法，其特征在于，包括：

获取喷射混凝土的几何参数、运动参数、射流参数，根据几何参数、运动参数基于DEM建立混凝土颗粒计算模型；

获取已拌混凝土材料特性参数，根据混凝土特性参数标定混凝土颗粒计算模型下颗粒与颗粒、颗粒与平面接触模型的细观参数；

根据喷射混凝土的射流参数基于CFD建立高压空气流场计算模型；

混凝土颗粒计算模型与高压空气流场计算模型耦合计算模拟，改变混凝土颗粒计算模型的细观参数，对混凝土材料特性参数进行优化。

2.如权利要求1所述的一种基于DEM-CFD耦合的喷射混凝土的优化方法，其特征在于，对现场或者试验室内所需新拌混凝土进行混凝土试验，获取混凝土材料特性参数，所述混凝土材料特性参数包括密度、颗粒级配、流动性、保水性、黏聚性、强度。

3.如权利要求1所述的一种基于DEM-CFD耦合的喷射混凝土的优化方法，其特征在于，通过高速摄像设备拍摄施工现场或试验室内混凝土喷射过程，获取喷射混凝土的几何参数、运动参数、以及湿喷机的射流参数；所述几何参数包括喷射混凝土颗粒大小、形态，所述运动参数包括喷射混凝土的飞行轨迹、初始速度；

所述射流参数包括湿喷机的工作风压、喷嘴至工作面的喷射距离、射流区形态。

4.如权利要求1所述的一种基于DEM-CFD耦合的喷射混凝土的优化方法，其特征在于，所述颗粒与平面接触模型的细观参数包括摩擦系数、弹性模量、刚度、粘结强度；所述颗粒与颗粒接触的细观参数包括：摩擦系数、弹性模量、刚度、粘结强度。

5.如权利要求1所述的一种基于DEM-CFD耦合的喷射混凝土的优化方法，其特征在于，采用粗粒化方法对耦合计算模型进行修正，所述粗粒化方法是基于冲量定理和能量守恒。

6.如权利要求4所述的一种基于DEM-CFD耦合的喷射混凝土的优化方法，其特征在于，采用粗粒化方法修正后的耦合计算模型中空气与颗粒间的相互作用力为原耦合计算模型中空气与颗粒间相互作用和粗粒化颗粒与原颗粒的粒径比的立方的两者乘积；

所述修正后的耦合计算模型中粗粒化后颗粒间的相互作用力等于原耦合计算模型中颗粒间的相互作用力。

7.如权利要求1所述的一种基于DEM-CFD耦合的喷射混凝土的优化方法，其特征在于，对喷射混凝土的耦合计算模拟中，获取回弹率最小时所对应的混凝土颗粒计算模型的细观参数，通过细观参数对混凝土材料特性参数进行优化。

8.一种基于DEM-CFD耦合的喷射混凝土的优化系统，其特征在于，包括：

混凝土颗粒计算模型构建模块：获取喷射混凝土的几何参数、运动参数、射流参数，根据几何参数、运动参数基于DEM建立混凝土颗粒计算模型；

混凝土颗粒标定模块：获取已拌混凝土材料特性参数，根据混凝土特性参数标定混凝土颗粒计算模型下颗粒与颗粒、颗粒与平面接触模型的细观参数；

高压空气流场计算模型构建模块：根据喷射混凝土的射流参数基于CFD建立高压空气流场计算模型；

仿真和优化模块：混凝土颗粒计算模型与高压空气流场计算模型耦合计算模拟，改变混凝土颗粒计算模型的细观参数，对混凝土材料特性参数进行优化。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征是，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的一种基于DEM-CFD耦合的喷射混凝土的优化方法中的步骤。

10.一种处理装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征是，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的一种基于DEM-CFD耦合的喷射混凝土的优化方法中的步骤。