华南理工大学学报(自然科学版)

作者：程海鹰, 李楠希, 马登成, 吴文霞

单位：1.长安大学 工程机械学院，陕西 西安 7100642.高速公路筑养装备与技术教育部工程研究中心，陕西 西安 710064

关键词：泡沫沥青,喷洒装置,多相流,VOF模型,多目标优化

基金：国家自然科学基金项目(52065051);陕西省自然科学基础研究计划项目(2022JZ-26);陕西省秦创原引用高层次创新创业人才项目(QCYRCXM-2022-25);长安大学中央高校基本科研业务费资助项目(300102254301)

冷再生机作为沥青路面再生施工的关键设备，能够实现就地再生，提高施工效率。冷再生机在喷洒泡沫沥青时，存在喷口容易积聚沥青且各喷口流量不均的问题。为解决上述问题，需提升泡沫沥青喷口压力减少沥青积聚，均衡各个喷口流量。该文从沥青发泡行为本质出发，在多相流混合理论的基础上，考虑沥青发泡过程中沥青黏变与水的相变，将沥青的黏温特性函数与水的相变函数引入计算模型，对流体体积（VOF）模型进行修正，建立沥青发泡行为控制模型。其次，数值模拟沥青发泡过程中的喷口压力与流量，并与实验进行对比，得到该沥青发泡行为控制模型在喷口压力与流量方面的误差分别为9.2%、7.7%。最后，在上述沥青发泡行为模型的基础上，构建关于泡沫沥青喷洒装置的数值仿真模型，按照设计的实验方案数值模拟泡沫沥青喷洒过程。根据模拟结果，在Isight平台中构建Kriging代理模型，进而建立以提升喷口压力、减小各喷口质量流量差为目标的多目标优化模型，并运用NSGA-Ⅱ算法对构建的多目标优化模型进行求解。最终，得到Pareto解集并对其进行分析。结果表明，当沥青管径为0.74a、发泡水管径为0.58b、泡沫沥青喷口直径为0.6c、泡沫沥青喷口个数为d时，泡沫沥青喷洒装置性能最优。在考虑沥青发泡行为特点的前提下，通过提升喷口压力，均衡各个喷口流量，提升了泡沫沥青喷洒装置性能。

来源：2025年第4期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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