機(jī)械攪拌槽流場(chǎng)的PIV實(shí)驗(yàn)研究及數(shù)值模擬.pdf

1、機(jī)械攪拌設(shè)備在許多工程應(yīng)用領(lǐng)域都會(huì)被用到,其是水處理和化工等行業(yè)必不可少的設(shè)備,在用來對(duì)流體實(shí)施混合方面以促進(jìn)傳熱、傳質(zhì)等方面其功能尤其受到人們的重視,同時(shí)機(jī)械攪拌槽還被廣泛應(yīng)用于我國(guó)的生物制藥和食品發(fā)酵等主要生物技術(shù)行業(yè)中,是促進(jìn)固液良好均勻混合必不可少的設(shè)備。對(duì)于攪拌混合而言,對(duì)流、脈動(dòng)以及分子擴(kuò)散都是促進(jìn)混合或者說是混合之所以能發(fā)生的內(nèi)在推動(dòng)因素,因此對(duì)攪拌槽的流場(chǎng)特性進(jìn)行研究有十分重要的價(jià)值。
　　本文對(duì)機(jī)械攪拌槽分別利用

2、PIV測(cè)量技術(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,同時(shí)利用Fluent商業(yè)軟件采用RNGk-ε模型和大渦模擬模型以及多重參考系法對(duì)其進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算研究,文中所采用的攪拌槽的槳葉為45°折葉槳。PIV實(shí)驗(yàn)研究分別從流場(chǎng)分布、渦量分布和瞬時(shí)速度隨時(shí)間的脈動(dòng)分布以及湍流動(dòng)能分布幾個(gè)方面分析了轉(zhuǎn)速對(duì)流場(chǎng)的影響,雙層槳葉間距對(duì)流場(chǎng)的影響,下層槳葉離底高度對(duì)流場(chǎng)的影響,同時(shí)還配合兩組單層槳葉攪拌槽分析研究了雙層槳葉攪拌槽中雙層槳葉對(duì)流場(chǎng)的相互影響機(jī)理。實(shí)驗(yàn)證明,轉(zhuǎn)速的

3、增大不會(huì)改變所測(cè)流場(chǎng)內(nèi)的流型,但是會(huì)增大時(shí)均流速,脈動(dòng)速度和湍流動(dòng)能;槳葉間距的擴(kuò)大有利于擴(kuò)大主體大環(huán)流的影響范圍,也有利于讓所測(cè)流場(chǎng)的大部分區(qū)域都處于較強(qiáng)的湍流區(qū);下層槳葉離底部高度的變化會(huì)帶動(dòng)流場(chǎng)中的主體大環(huán)流的上下相對(duì)位置的改變以及會(huì)導(dǎo)致液面以下靠近攪拌軸處的逆時(shí)針環(huán)流的壓縮或擴(kuò)張,下層槳葉以下的區(qū)域其對(duì)流和脈動(dòng)都顯得很微弱,因此適當(dāng)降低下層槳葉的離底高度是相當(dāng)有必要的;雙層槳葉對(duì)流場(chǎng)的影響相當(dāng)于向上排量的槳葉的串聯(lián)。通過數(shù)值模擬