擺動式攪拌流場與混合過程的數(shù)值模擬.pdf

1、攪拌設(shè)備廣泛應(yīng)用于工業(yè)混合過程中，其混合效率的高低在很大程度上取決于設(shè)備內(nèi)部的水力學(xué)性能和混合特征，而這又與設(shè)備的結(jié)構(gòu)配置密切相關(guān)。幾十年來，隨著計(jì)算機(jī)性能的不斷提高和計(jì)算流體動力學(xué)(CFD)技術(shù)的發(fā)展，人們采用實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬相結(jié)合的手段，在攪拌設(shè)備內(nèi)部流場的研究方面做了大量工作，發(fā)現(xiàn)多數(shù)情況下設(shè)備內(nèi)的流場都是充分發(fā)展的湍流，并取得了其他許多有益的成果。然而，目前的研究工作主要集中于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)動攪拌，在槳葉的傳動方式方面并沒有創(chuàng)新。本

2、文嘗試著對傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)傳動方式進(jìn)行改進(jìn)，用擺動代替轉(zhuǎn)動，對擺動式攪拌的混合性能進(jìn)行研究。 本文利用GAMBIT建立了擺動式攪拌槽的幾何模型，劃分了三種不同密度的網(wǎng)格，使用動網(wǎng)格技術(shù)指定網(wǎng)格的運(yùn)動規(guī)律，利用FLUENT的UDF功能，選用標(biāo)準(zhǔn)к-ε模型對槽內(nèi)的流動和混合過程進(jìn)行了模擬。模擬時采取對速度場和濃度場分開求解的策略，得到了槽內(nèi)的整體流場結(jié)構(gòu)和軸向、徑向、切向速度分布規(guī)律以及不同加料位置和監(jiān)測點(diǎn)處的混合時間和單位體積功的數(shù)據(jù)，

3、給出了擺動式攪拌的混合效率數(shù)，并與六直葉圓盤渦輪槳和三窄葉翼形攪拌槳的混合效率數(shù)進(jìn)行了對比，從而對擺動式攪拌的混合效率進(jìn)行了評定。 在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上對擺動式攪拌的流場和混合過程進(jìn)行了詳細(xì)的分析，結(jié)果表明：擺動式攪拌屬于典型的徑流式攪拌，平行于攪拌槳擺動方向的攪拌軸兩側(cè)的流場是近似沿?cái)嚢栎S對稱分布的，槽內(nèi)最大速度出現(xiàn)在槳葉上方與自由液面之間，從槽底往上速度逐漸增大，在槳葉下方至槽底之間的區(qū)域內(nèi)存在“混合死區(qū)”；攪拌槽內(nèi)的流場處于