1.一种纳米晶胶聚合物喷射混凝土的分子动力计算方法,其特征在于,具体包括以下步骤:S1、基于分子动力学模拟软件构建喷射混凝土构建计算模型,基于喷射混凝土构建计算模型构建出设定配合比下的喷射混凝土单体,模拟计算喷射混凝土单体的分子动力学过程,构建出喷射混凝土分子计算模型;S2、获取喷射现场的设备参数和场景参数,将设备参数、场景参数输入到喷射混凝土分子计算模型中,模拟计算喷射混凝土从喷射设备流动喷出后与墙体发生碰撞回弹的运动过程,解算出喷射混凝土与墙体的碰撞速度、回弹速度以及碰撞的临界速度估计值;喷射混凝土分子计算模型包括管道泵送计算模型、喷嘴喷射瞬间计算模型,解算出喷射混凝土与墙体的碰撞速度的方法为:根据管道泵送计算模型、喷嘴喷射瞬间计算模型解算出喷射混凝土从喷嘴喷出的瞬时喷出速度,对瞬时喷射速度进行矢量分解,得到喷射水平速度,将喷射水平速度作为喷射混凝土与墙体的碰撞速度;喷射混凝土分子计算模型包括碰撞临界值估算模型,解算出碰撞的临界速度估计值的过程为:将墙体的粘接力Q和墙体粘接固定系数k 固 输入碰撞临界值估算模型中,得到碰撞的临界速度估计值v 临 ,碰撞临界值估算模型为:喷射混凝土分子计算模型包括空中运移计算模型和回弹速度计算模型,解算出回弹速度的方法为:S231、将瞬时喷出速度v 喷 、喷射角度α、喷嘴离墙体的水平距离l输入到空中运移计算模型中,模拟计算喷射混凝土从喷嘴处喷出后与壁面发生碰撞时的水平碰撞速度v′ x 和竖直碰撞速度v′ y ,空中运移计算模型为:v′ x =v 喷 cosα;S232、将混凝土与墙体发生碰撞后撞击点与地面的高度H、喷射混凝土的落地点与墙面的水平距离X输入到回弹速度计算模型中,得到喷射混凝土的回弹速度v″ x ,回弹速度计算模型为:其中,g表示重力加速度;S3、判断碰撞速度、回弹速度以及碰撞的临界速度估计值是否满足阈值条件,根据判断结果调整设备参数,确定出喷射设备的最优设备参数;步骤S3中调整设备参数的具体过程为:S31、判断碰撞速度是否小于碰撞的临界速度估计值,若小于临界速度估计值,则将此时碰撞速度对应的设备参数作为喷射设备的最优设备参数;S32、若大于临界速度估计值,则继续判断回弹速度是否满足预设阈值,若满足,则将此时的碰撞速度对应的设备参数作为喷射设备的最优设备参数;S33、若不满足预设阈值,则根据预设阈值调整设备参数,将调整后的设备参数重新输入到喷射混凝土分子计算模型中进行模拟计算,得到调整后的碰撞速度和回弹速度,重复步骤S31-S32,直至得到最优设备参数。
2.根据权利要求1所述的一种纳米晶胶聚合物喷射混凝土的分子动力计算方法,其特征在于,所述预设阈值包括大幅调整阈值和小幅调整阈值,步骤S33中根据预设阈值调整设备参数的过程为:若回弹速度小于等于小幅调整阈值,则判断回弹速度满足预设阈值;若回弹速度大于小幅调整阈值且小于大幅调整阈值,则按照第一预设调整幅度小幅调整设备参数;若回弹速度大于大幅调整阈值,则按照第二预设调整幅度大幅调整设备参数。
3.根据权利要求1所述的一种纳米晶胶聚合物喷射混凝土的分子动力计算方法,其特征在于,设备参数包括设备物理参数和可控参数,物理参数包括泵送管道的横截面半径,可控参数包括喷嘴离墙体的水平距离l、喷嘴的喷射角度α,场景参数包括撞击点与地面的高度H、喷射混凝土的落地点与墙面的水平距离X、墙体的粘接力Q和墙体粘接固定系数k 固 。
4.根据权利要求1所述的一种纳米晶胶聚合物喷射混凝土的分子动力计算方法,其特征在于,解算出喷射混凝土从喷嘴喷出的瞬时喷出速度的过程为:S221、获取管道内任意两点的速度以及各点距离管壁的距离,带入管道泵送计算模型中,求解紊流系数,得到管道内混凝土的流速u与混凝土到管壁的距离y之间的流速分布函数表达式:u=λlny+c,其中,λ为紊流系数,c为常量;S222、当混凝土微块在喷嘴处的流速u为0时,求解流速分布函数表达式,得到混凝土微块到管壁的距离y 0 ;S223、将泵送管道的横截面半径r、流速分布函数表达式输入喷嘴喷射瞬间计算模型中,模拟计算喷射混凝土从喷嘴喷出的瞬时喷出速度v 喷 ,喷嘴喷射瞬间计算模型为:
5.根据权利要求1所述的一种纳米晶胶聚合物喷射混凝土的分子动力计算方法,其特征在于,喷射混凝土分子计算模型包括管道泵送计算模型,其构建过程为:S111、构建圆柱型的泵送管道并预设泵送管道的径向约束和初始负荷,将喷射混凝土单体填充在泵送管道中;S112、设定喷射混凝土单体的流动模式,使喷射混凝土单体在泵送管道的两个端面循环流动;S113、设定喷射混凝土单体的流动水平初速度以及喷射混凝土单体到管壁的距离,采用时均化方法计算不同距离下喷射混凝土单体在管道内紊流运动时的时均速度;S114、改变流动水平初速度,重复步骤S113-S114,模拟计算混凝土在管道内流速分布,得到喷射混凝土单体在管道内的流速分布函数,构建管道泵送计算模型。
6.根据权利要求1所述的一种纳米晶胶聚合物喷射混凝土的分子动力计算方法,其特征在于,喷射混凝土分子计算模型包括喷嘴喷射瞬间计算模型,其构建过程为:S121、设定在喷嘴处设定距离△l内同时喷出喷射量为 的混凝土微块, S122、设定混凝土微块的速凝剂用量和混凝土微块的流动模式,使混凝土微块内各微元的速度趋于一致;S123、根据流速分布函数求解当混凝土微块在喷嘴处的流速为0时混凝土微块到管壁的距离y 0 ;S124、根据混凝土微块在管道内的紊流运动建立动能方程,从y 0 开始对动能方程求解积分,得到喷嘴喷射瞬间计算模型求解混凝土微块的瞬间喷射速度。