數(shù)值模擬法優(yōu)化最大葉片式槳結(jié)構(gòu)尺寸的研究.pdf

1、高粘流體在攪拌釜內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程十分復(fù)雜，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)研究方法難以細(xì)致描述釜內(nèi)的流場(chǎng)。目前，攪拌槳的優(yōu)化主要依靠經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)，缺少理論指導(dǎo)，但實(shí)驗(yàn)方法不僅需要花費(fèi)大量的人力物力，而且周期往往很長(zhǎng)。計(jì)算流體力學(xué)（CFD）是一門(mén)用于分析流體流動(dòng)、傳熱等現(xiàn)象的學(xué)科，CFD能夠給出攪拌釜內(nèi)的總體流動(dòng)狀況和局部詳盡信息。將其應(yīng)用到攪拌槳的優(yōu)化中，可以節(jié)省大量的人力物力，大大提高效率。
　　 本文采用CFD數(shù)值模擬的方法，研究了各種結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)最大葉

2、片式槳混合性能的影響，工作介質(zhì)選用具有典型生物介質(zhì)特性的黃原膠溶液，對(duì)該槳的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了優(yōu)化，以期進(jìn)一步改善其混合性能。
　　 數(shù)值模擬中采用多重參考系法（MRF）處理動(dòng)靜區(qū)域的交互作用關(guān)系，湍流模型選用SST模型，多相流模型則采用Mixture模型。
　　 探討最大葉片式槳的直徑、高度、開(kāi)孔率以及底翼寬度對(duì)其混合性能的影響。結(jié)果表明：槳徑、槳高和開(kāi)孔率對(duì)其混合性能的影響均比較大，而底翼寬度則對(duì)其混合性能基本沒(méi)有影響。

3、在一定范圍內(nèi)，增大槳徑、增大槳高或減小開(kāi)孔率均可以有效地減小死區(qū)體積和提高攪拌槳載氣性能。
　　 通過(guò)對(duì)比分析攪拌釜內(nèi)氣液兩相混合過(guò)程的宏觀流動(dòng)場(chǎng)、速度分布、死區(qū)分布、剪切速率和表觀粘度分布以及氣含率分布情況，對(duì)最大葉片式槳進(jìn)行了結(jié)構(gòu)尺寸的優(yōu)化，得到了較佳的結(jié)構(gòu)尺寸組合。
　　 本文成功地利用CFD數(shù)值模擬的方法對(duì)最大葉片式槳結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了優(yōu)化。由此可見(jiàn)，CFD技術(shù)優(yōu)化高粘體系中攪拌槳的方法是可行的，這對(duì)攪拌混合設(shè)備的設(shè)