曹源文+肖伟+王凡宇+王棋

摘要：为了使掺入PVA 纤维的水泥混凝土搅拌得更加均匀，以某PVA纤维束双卧轴搅拌分散设备为研究对象，利用Fluent软件对PVA纤维束双卧轴搅拌器的搅拌分散过程进行数值模拟，研究叶片间距、搅拌轴距和转速对搅拌流场的湍流强度和压力分布的影响。结果表明：减小叶片间距、减小搅拌轴距和增大搅拌转速对纤维搅拌分散有利；同时，对PVA纤维束进行流体参数估算，为纤维束搅拌流场仿真分析提供参数依据。

关键词：PVA纤维；双卧轴搅拌器；Fluent；数值模拟

中图分类号：U415.5文献标志码：B

Abstract： In order to make the PVA fiber evenly mixed with cement concrete， Fluent， a computational fluid dynamics software tool， was applied to conduct the numerical simulation of the scattering and stirring of PVA fiber bundles in doubleshaft mixer. The effect of blade interval， distance between the stirring shafts and mixing speed on the turbulence intensity and stress distribution of the flow field was studied. The results show that the PVA fiber is scattered more evenly when the blade interval and the distance between the stirring shafts are reduced or the mixing speed goes higher. Meanwhile， the estimate of fluid dynamics of PVA fiber bundles provides basis for the fluid field simulation.

Key words： PVA fiber； doubleshaft mixer； Fluent； numerical simulation

0引言

目前，通过掺入 PVA 纤维增强水泥混凝土的韧性是热门研究课题。国内外的诸多试验研究表明[14]，水泥基复合材料中掺入 PVA 纤维，可有效改善水泥基复合材料的抗裂性能，还可以显著提高混凝土的劈裂抗拉强度，改善水泥混凝土的变形和破坏特性[5]。PVA 纤维对混凝土的抗冲击、抗渗、抗收缩性能以及弯曲韧性也有一定程度的改善作用[6]。

PVA纤维是一种直径仅有几微米，且成束整体存在的材料，它在水泥混凝土中难以均匀分散，这会影响PVA纤维水泥基复合材料的性能，也会限制PVA纤维作为功能材料的推广应用。因此，在PVA纤维掺入水泥混凝土之前，需要将PVA纤维束分散成一根根的条状，形成均匀良好的网状结构，这是PVA纤维与水泥混凝土材料拌和均匀后发挥其作用的关键[79]。

本文以安徽某工地的PVA纤维束双卧轴搅拌分散设备为研究对象，基于Fluent软件，研究在不同搅拌叶片间距、不同搅拌轴距以及不同搅拌转速下[10]，PVA纤维束双卧轴搅拌器的流场变化情况，为PVA混凝土的生产提供有益借鉴。……