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混凝土湿喷机是一种广泛应用于地下工程喷锚支护的专用设备，而S管阀是其混凝土泵中一个至关重要的部件。在混凝土湿喷机工作过程中它与两个混凝土泵送缸交替对接，从而完成混凝土的吸料与排料动作。S管阀内混凝土的流动为流态非常复杂的固—液两相流，它的设计是否合理直接关系到混凝土在管中的流动模式和压力损失。本文根据相关理论对S管阀进行较为深入的研究，得出了一些对S管阀设计具有指导意义的结论。
论文完成的主要研究工作有:
1.根据现有混凝土泵送相关理论，分析研究了混凝土在输送直管、弯管和锥管中的压力损失，推导出混凝土湿喷机泵送总压力计算公式。根据S管内混凝土固液两相流的特征，建构了欧拉—欧拉双流体方程，并分析了湍流模型和拖拽系数模型;
2.建立了S管阀的实体模型并且设置边界条件，对其进行两相流数值模拟，得到了S管内部的速度、压力以及湍流的分布规律。用圆形弯管极坐标建模方法，对S管阀中的各点位置进行定位，并且得到不同角度下的压力曲线。
3.用量纲分析中的“π定理”对S管阀各参数进行简化，建立S管阀仿真模型，并且对其进行多次数值模拟，得到S管阀的直径、弯曲半径和水平各段长度对管内压力损失的影响规律;此外，还研究了不同运行参数（混凝土进口速度、固体体积浓度以及颗粒大小）对压力损失的影响，最后提出S管阀的各个参数优化范围并推导出了S管阀最优抛物线方程。
4.实验验证了优化后的S管阀具有更小的压力损失以及固体体积浓度对S管阀压力损失的影响,实验数据和数值模拟结果的最大误差在10％以内。