基于流固耦合的攪拌反應(yīng)器機(jī)械特性研究.pdf

1、攪拌反應(yīng)器廣泛用于化工、輕工業(yè)、食品、醫(yī)藥、采礦、合成纖維、合成橡膠、合成塑料等工業(yè)。攪拌反應(yīng)器一般由釜體、釜蓋、攪拌器、夾套、傳動裝置、軸封裝置等組成，攪拌反應(yīng)器的工作過程主要是把不同狀態(tài)（固體、液體、氣體）的物料均勻的混合在一起，適用于許多不同的工況（壓力、溫度）等的攪拌混合過程。本文主要基于計算流體力學(xué)，對攪拌軸單端約束和兩端約束的攪拌反應(yīng)器流體特性進(jìn)行對比仿真分析，然后根據(jù)流固耦合理論對攪拌軸進(jìn)行有限元分析，觀察兩種攪拌器的應(yīng)力

2、應(yīng)變分布，最后對攪拌反應(yīng)器以及攪拌器結(jié)構(gòu)振動特性進(jìn)行分析。
　　本文對某型號的攪拌反應(yīng)器建立三維模型，其中攪拌軸的約束方式主要包括單端約束（垂直懸空裝配）和兩端約束（設(shè)置下防擺）。首先運(yùn)用Fluent軟件，采用多重參考系坐標(biāo)法(MRF)以及k-epsilon(2eqn)湍流模型對穩(wěn)態(tài)氣液兩相模型進(jìn)行流體特性分析;其次基于流固耦合理論，采用有限元法對流體方程、固體方程以及流固耦合方程求解計算，主要步驟包括模型的建立、網(wǎng)格劃分、約束條

3、件設(shè)置以及耦合面壓力的添加，得到攪拌器結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變分布，對攪拌軸、槳葉進(jìn)行應(yīng)力評定，驗(yàn)證是否符合強(qiáng)度要求;最后對攪拌反應(yīng)器模型和攪拌軸模型分別進(jìn)行模態(tài)分析，研究兩種不同攪拌反應(yīng)器模型約束方式對其振動特性的影響。
　　通過對攪拌反應(yīng)器流體特性的仿真分析可知，兩種不同模型內(nèi)部流體的流速大小以及分布十分接近，攪拌軸約束方式對流場的影響很小。由攪拌反應(yīng)器靜力學(xué)分析可以看出兩種模型的應(yīng)力分布接近，應(yīng)力最大值集中在槳葉邊緣以及槳葉和軸套連接