Rushton攪拌釜中單相流場DES模擬與通氣功率模型研究.pdf

1、攪拌釜反應器由于其外加機械攪拌，液相湍動劇烈，具有混合效果好、相接觸面積大、傳熱和傳質效率高等特點而在化工、生物、食品、制藥等工業(yè)過程中有著非常廣泛的應用。然而，與其有關的理論及計算方法卻仍不完善，許多還是處在半經(jīng)驗半理論階段。因而，越來越多的學者利用計算流體力學(Computational Fluid Dynamics，CFD)方法可以對攪拌過程進行數(shù)值模擬，使得流場可視化，給人們以清晰的認識。
　　 在湍流模擬方面，主要可分

2、為直接數(shù)值模擬(DNS)、大渦模擬(LES)、雷諾平均方法 (RANS) 三種。脫體渦數(shù)值模擬(DES)是近年來出現(xiàn)的一種結合了雷諾平均方法(RANS)和大渦數(shù)值模擬(LES)兩者優(yōu)點的湍流模擬方法，可以被用來有效且快速的模擬大范圍分離的湍流流動。
　　 據(jù)此，本文首次利用脫體渦數(shù)值分析方法(Detached eddy simulation，DES)研究了Rushton渦輪槳攪拌釜內的流動特性，并將模擬結果與RANS、LES模型

3、及文獻實驗數(shù)據(jù)進行了比較。結果表明：DES方法可獲得攪拌釜內的瞬態(tài)流場；對槳葉區(qū)時均速度及湍流動能的預測與實驗數(shù)據(jù)較吻合，比RANS模型計算結果有明顯改進，所需的運算時間比LES模型要少。
　　 另外考慮到傳統(tǒng)經(jīng)驗關聯(lián)式在工程上的簡單易用性，而Rushton氣液攪拌釜反應器通氣時的攪拌功耗又是其設計與放大最重要的參數(shù)之一，國內外雖報道了不少關聯(lián)式，但當通氣速率很小時就會失去其合理性。所以本文對通氣功率進行了探討，首次提出將其分為