随着装配式建筑的兴起,螺旋混凝土布料器因混凝土流动性适用范围广泛、出料量控制准确、便于数控化生产等诸多优势,被生产企业广泛应用。螺旋和布料通道作为布料器的关键部件,实际生产中存在螺旋排列方式随意、布料通道形状多样等问题,造成布料器出料不均、螺旋磨损差异大、比功耗低等,进而导致预制构件强度低、需要人工介入生产、生产成本升高。混凝土布料器的螺旋对输出混凝土的质量和状态有着至关重要的影响。因此,本文基于离散单元法建立多螺旋混凝土布料器模型,以新拌混凝土的流动性实验为依托,对混凝土DEM模型进行参数标定。同时研究了多螺旋混凝土布料器中四种螺旋排列方式和三种布料通道形状对布料器内物料颗粒的运动、出料匀质度、比功耗的影响,对于提高多螺旋混凝土布料器的工作性能和经济效益具有重要意义。在调研市场上螺旋混凝土布料器和国内外实验装置的基础上,自行设计制造了一台四螺旋混凝土布料器实验装置,实验装置的壳体一侧使用透明有机玻璃板,从而可以清晰地观察混凝土物料的流动情况。该实验装置的螺旋和布料通道都设计为可拆卸式,使研究中的更换过程变得简便。本实验装置可以有效开展螺旋出料量、排布等一系列实验研究。本文总结了螺旋输送机对于物料输送的理论分析、数值模拟、混凝土理论建模等方面研究现状。基于离散单元法建立混凝土螺旋出料模型,结合螺旋混凝土布料器的工作机理研究螺旋排列方式、布料通道形状对出料均匀性的影响。混凝土螺旋出料的数值模拟预测结果的可靠性取决于DEM模型的物理参数准确性。因此对新拌混凝土进行流动性实验对模型参数进行标定分析,使模拟分析中的混凝土宏观流动特性与实验结果一致。为了提高多螺旋混凝土布料器的工作性能、保证各螺旋输出物料的匀质性、出料均匀性、功耗稳定性,本文基于混凝土DEM模型,研究布料器中螺旋排列方式、布料通道形状两个因素对混凝土布料器内物料颗粒的运动、物料堆积高度差异以及布料均匀性/匀质度/比功耗等方面的影响。仿真结果与实验进行了对比分析,选出了在工作性能上更优化的混凝土布料器结构。通过测试不同螺旋转速下出料量、匀质度、功耗等参数,验证了离散单元法数值模拟混凝土布料器工作性能的准确性。在此基础上,研究螺杆排布方式为同向、相向、向心、反向和布料通道截面为U型、梯形、矩形工作时设备的布料均匀度、残余物料质量、卡料情况、清洗难度等方面进行对比实验,进而选出一种最优的螺旋排列方式和最佳的布料通道截面,使布料器能够提高布料均匀性、减少停机次数。研究螺旋排列方式和布料通道形状对布料器内布料的均匀性、匀质性、比功耗的影响,对于提高螺旋混凝土布料器的工作性能具有重要意义。