水和沙在正常状态中是不相溶的，沙会沉淀于水的底部，如要让水沙混合物 在间隙中充分渗入，则需要保证水与沙可以在搅拌池中呈现均匀分散的状态。因 此，我们需要拥有把水、沙均匀搅拌开来的机械系统，我们把这个系统简称搅拌 池。水沙混合物是否均匀的搅拌决定着试验结果是否可靠。搅拌池中含有缸体、 搅拌构件、减速构件等。同时通过升降机构来调节搅拌叶轮与缸体的相对位置。

水沙的均匀混合应凭借以流体动力学为依据得出的浓度场来决定，而非仅凭 视觉或经验的简单判断。Fluent、MIXSIM 和 CFX 作为模拟流体力学（CFD） 的软件，目前得到了学术界的广泛应用，三者之一的 Fluent 可以最大程度的对 搅拌池中浓度场进行模拟和计算。因此，本文将使用 Fluent 进行计算岩石间隙 水沙渗入试验系统的搅拌池中沙浓度场，并以此对叶轮离缸体底部的高度和模拟 叶轮转速对沙浓度场的影响进行分析。充分结合该分析结果，合理设计搅拌池的 相关数据。来*自-优=尔,论:文+网www.youerw.com

水沙混合物是一种非 Newton 流体，很多因素都会影响其在间隙中的流动 情况，如间隙张开度等。所以，开展关于在岩石裂隙中水沙混合物的渗入行为的 实验研究是至关重要的，而成功研究的前提是设计合理的实验系统。仅凭经验设 计的实验系统是存在问题的，还应加入现代设计理念，我们要充分利用计算机运 算频率高、储存容量大等特点，不断优化结构和性能参数。

在裂隙岩石水沙渗透试验系统中搅拌池需要使用计算机进行辅助设计，设计 的主要方式为搅拌池流场模拟，其主要作用为对结构与性能的参量进行改善和优 化，包括沙粒自然放置高度、叶轮转速和叶轮位置。为了满足裂隙岩石水沙渗透 试验系统所要求的性能参数，必须使用相关计算机辅助设计。通过对裂隙岩样渗

透试验系统搅拌池流场的计算分析，不断优化数据，以确保搅拌池中均匀恒定的 沙浓度。同时该数据可以帮助进行裂隙岩石水沙渗透试验系统的设计。

1。2 研究现状

1。3  研究内容和任务

本文对裂隙岩石水沙渗透试验系统搅拌池沙浓度的分布规律进行重点研究， 着重研究了叶轮离缸体底面的高度、沙粒自然放置高度、叶轮转速对浓度场的影 响，进而合理充分的确定出搅拌池的结构与性能参数。作为现代设计技术，对水、 沙两相流动进行数值仿真与分析是本文的主要研究任务。分析水沙搅拌系统的工

作要求；研究水沙的混合特性，不同粒径水沙的搅拌机构分析；设计水沙搅拌系 统的几种可用机构，并模拟其效果。功能原理分析；设计出试验系统原理图，并 改进优化，最终画出结构图和各构件的零件图。

1。4 技术路线

本文使用 Fluent 进行相关的计算机软件辅助模拟搅拌池，同时采用相关传 统设计方法进行水沙搅拌机械系统的方案及技术设计，技术路线见图 1-1。

 研究技术路线图

2 水、沙搅拌机械系统结构

2。1 试验系统功能

根据试验对象的人机学、可操作性、安全性、工艺性的要求，从而提出了水 沙搅拌机械系统的功能要求。

（1）搅拌 因为在渗入过程中，需要确保流入岩石裂隙的水沙混合物沙浓度的稳定性

（一直保持平稳状态），所以，试验系统应具有搅拌功能。论文网

（2）搅拌叶轮与盛具相对位置的调节 经过思考后想到沙粒经过长时间的沉积后会增加对叶轮的阻力，这时若是叶