纖維懸浮液內(nèi)流復(fù)雜運(yùn)動(dòng)及紙漿泵湍流發(fā)生器研究.pdf

1、纖維懸浮流動(dòng)在造紙、化工、醫(yī)療、復(fù)合材料生產(chǎn)、食品加工業(yè)等許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。纖維的懸浮液流動(dòng)內(nèi)流分為簡單流與復(fù)雜流，簡單內(nèi)流包括管流、槽流、楔形收縮流等;而復(fù)雜內(nèi)流的典型是旋轉(zhuǎn)葉輪內(nèi)的流動(dòng)。鑒于纖維取向分布極大地影響了纖維懸浮流的宏觀物理特性，因而纖維與各種流場的相互耦合作用是研究的難點(diǎn)和要點(diǎn)。本文運(yùn)用理論分析、數(shù)值計(jì)算以及實(shí)驗(yàn)的方法，對纖維懸浮液復(fù)雜內(nèi)流相關(guān)問題進(jìn)行了深入研究。
　　在圓管湍流纖維懸浮流動(dòng)中，導(dǎo)出和求解了纖

2、維取向分布函數(shù)(FODF)的基本方程，獲得不同湍流條件下（雷諾數(shù)為2500～11000時(shí)）的平均FODF，數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)符合較好，在此基礎(chǔ)上計(jì)算出了纖維懸浮流的剪切應(yīng)力和第一法向應(yīng)力差。
　　對圓管流內(nèi)含圓球的纖維懸浮流動(dòng)，采用格子Boltzmann(LBM)方法數(shù)值模擬了稀相和濃相纖維懸浮流的纖維取向分布變化，分別對纖維間、纖維與圓球間以及纖維與壁面間的相互作用進(jìn)行了模擬與討論。模擬結(jié)果表明，圓管內(nèi)放置圓球所帶來的拉伸和

3、剪切效應(yīng)導(dǎo)致了圓球上游區(qū)域沿流動(dòng)方向及橫向的纖維取向分布變化。濃相懸浮流的纖維取向分布受圓球的影響比稀相懸浮流的情形顯著得多。圓球上游區(qū)域的纖維取向分布受纖維入口初始取向影響較大，而圓球下游區(qū)域沒有明顯受到入口取向條件的影響。
　　在彎曲漸擴(kuò)通道內(nèi)纖維流動(dòng)的實(shí)驗(yàn)研究中，采用PIV技術(shù)對離心泵靜止彎曲漸擴(kuò)流道的內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行了測量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，纖維的取向主要受速度梯度的影響，靠近壁面的纖維比中間區(qū)域的纖維更快趨向流線方向，而且凹壁面