單層和雙層槳攪拌槽內(nèi)流體宏觀不穩(wěn)定現(xiàn)象的研究.pdf

1、各種結(jié)構(gòu)形式的機(jī)械和射流式攪拌槽廣泛應(yīng)用于環(huán)境工程以及化學(xué)工程等領(lǐng)域。為了使攪拌槽內(nèi)流體快速有效混合，同時(shí)達(dá)到既節(jié)能又環(huán)保的目的，深入研究攪拌槽內(nèi)流體流動(dòng)以及了解流體混合特性是非常有必要的。以往的研究工作主要集中在時(shí)均流場(chǎng)特性上，而事實(shí)上攪拌槽內(nèi)流體流動(dòng)是非穩(wěn)態(tài)的，而且在相當(dāng)大的時(shí)間和空間尺度上存在著明顯的流動(dòng)變化，宏觀不穩(wěn)定現(xiàn)象MI是其中明顯變化的一種情況。研究宏觀不穩(wěn)定現(xiàn)象一般常用的實(shí)驗(yàn)方法主要有CFD模擬和PIV技術(shù)，本實(shí)驗(yàn)采用的

2、是壓力傳感和實(shí)時(shí)采集分析技術(shù)。
　　 為了揭示渦輪槳攪拌槽內(nèi)非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)的規(guī)律，加深對(duì)混合機(jī)理的了解，本文采用了壓力傳感流場(chǎng)測(cè)量技術(shù)以及LabVIEW 功率譜小波包分析技術(shù)，對(duì)六直葉渦輪槳攪拌槽內(nèi)瞬時(shí)流場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)時(shí)測(cè)量，采集和分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明攪拌槽內(nèi)的瞬時(shí)流場(chǎng)是相當(dāng)雜亂和隨機(jī)的。同時(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示，在直徑為0.48m的平底圓柱攪拌槽內(nèi)存在宏觀不穩(wěn)定現(xiàn)象，得到的無(wú)因次宏觀不穩(wěn)定頻率（f/N）與文獻(xiàn)基本一致，在10-2 ～10

3、 0 Hz 范圍以?xún)?nèi)。本文著重研究了雙層槳和在射流狀況下雙層槳攪拌槽內(nèi)的宏觀不穩(wěn)定現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表明在加入射流以后雙層槳攪拌槽內(nèi)宏觀不穩(wěn)定頻率f 受到的影響較?。s為0.005），而攪拌槽內(nèi)流體整體脈動(dòng)增強(qiáng)，混沌混合程度加強(qiáng)，使能量的利用率得到有效的提高，同時(shí)避免了攪拌槽內(nèi)器械的疲勞加劇，節(jié)約了維修成本，降低了能耗，符合環(huán)保要求。功率譜小波包分析結(jié)果與小波時(shí)窗分析結(jié)果是一致的，這說(shuō)明了二者是研究攪拌槽內(nèi)宏觀不穩(wěn)定現(xiàn)象的有效工具。