基于Fluent的陶瓷浆料搅拌槽的结构优化

采用Fluent软件对陶瓷浆料搅拌槽的内部流场经行了模拟.选用非结构化四面体网格,利用MRF模型和标准k-ε湍流模型,在稳态条件下模拟了不同桨型、不同桨叶离底高度及不同搅拌桨直径下的流场.模拟结果表明:24°三折叶桨所产生的轴向流流型比较适合固液搅拌操作;桨叶直径d=0.5D=250mm,离底高度C=0.25D=125mm时槽内流场分布比较均匀.     

搅拌浸出槽固液两相流场的数值模拟

运用Fluent对石煤提钒搅拌浸出槽进行流场模拟,用GAMBIT建立流场实体模型,采用k-ε湍流模型、欧拉一欧拉多相流模型、以及多重参考系法处理搅拌桨区。对搅拌槽在直桨式和旋桨式两种桨型下的流场以及装有挡板或导流筒后的流场情况进行了比较研究,结果表明在同等条件下旋桨式搅拌桨搅拌效果较好,轴向速度比直桨式搅拌桨平均高出120%,在搅拌槽中设置挡板和循环筒有利于改善流场速度分布,从而加强混合效果,但挡板的改善效果更为显著。     

沉淀搅拌槽三维流场数值模拟

使用计算流体动力学软件FLUENT对沉淀搅拌槽内的流场进行了数值模拟,分析了桨叶离底高度对三维流场的影响,进而利用模拟出的数据计算出搅拌轴的功率。结果表明:提高搅拌桨离底高度,有利于提高混合效果。     

反应釜搅拌轴的结构改进问题

结合计算流体动力学数值模拟方法,在分析数值计算模拟和方法的基础上,对改进反应釜的内部单相、双相流场进行数值模拟分析。模拟结果表明,通过改进的釜搅拌轴结构能够有效保证搅拌功率得到增加,大幅度提升轴向循环效果,具有进一步推广的价值。     

双层直斜叶及其组合桨搅拌槽三维流场数值模拟

采用计算流体力学的方法,对双层六直叶涡轮桨、双层六斜叶涡轮桨以及双层六直斜叶交替涡轮桨搅拌槽流场进行研究。利用Laminar层流模型对其在甘油与水的混合物中产生的流场进行数值计算,得到三种不同结构形式的双层桨以恒转速200 r/min在搅拌槽内转动时所产生的流场结构,对比分析轴向、径向和周向的速度矢量图、速度云图以及速度分布曲线,为层流搅拌槽的设计和实际应用提供了理论依据。     

多层桨搅拌槽内的液相流场研究

针对多层桨搅拌槽的结构配制问题,对多层Rushton桨搅拌槽内的液相湍流流场采用计算流体动力学方法进行了数值模拟研究。首先分析了一个高径比为H/T=1.4的双层Rushton桨搅拌槽内的流型,通过与实验结果的对比,验证了模拟方法的可靠性;随后分析了底层搅拌桨的离底高度、桨间距、桨径比、以及搅拌桨数目对一个高径比为1.6的Rushton桨椭圆底搅拌槽内流型、湍动能和搅拌功耗的影响。研究结果表明,对于所研究的搅拌槽,采用桨径比D/T=0.48、底层桨离底高度C1=0.4T的双层Rushton桨配置为最佳选择,相同雷诺数的条件下,具有湍动均匀度高、搅拌功耗低的优势。     

连续流动釜式反应器流场数值模拟

连续流动搅拌釜广泛应用于化工生产过程.文中采用CFD软件对间歇流场和连续流动单层及双层直六叶涡轮搅拌釜的三维流场进行了数值模拟.模拟结果表明:连续流场的混合效果优于间歇流场;双桨的混合效果优于单桨.     

穿流式搅拌器槽内流场的数值模拟

利用计算流体力学(CFD)方法对有挡板条件下的桨式和穿流式搅拌器槽内流场进行了三维数值模拟。在模拟的条件下,穿流式搅拌器提高了搅拌槽内的剪切速率,能够增强槽内流体的湍动,同时也加强了搅拌槽底部的流体流动。实验和模拟都发现在雷诺数较低时,两者的功率准数相当,随着雷诺数的增加有孔平桨的功率准数下降。并且发现单层四叶有孔平桨和双层二叶有孔平桨的功率准数模拟相对误差小于单层二叶有孔平桨的模拟误差。总体来说模拟值与实验值吻合还是较好,所以CFD方法的能够用于穿流式搅拌器的优化设计。     

基于滑移网格的反应釜内部流体动力学特性研究

基于滑移网格理论,采用 VOF 模型,应用计算流体动力学法（CFD）对现实生产中尿素水解搅拌反应釜的内部流场进行数值模拟,分析不同时刻的反应釜内部流场、流速与湍动能分布等的变化特性,以及不同时刻该反应釜内部气液两相的分布状态和流动规律,并得出结论：液体流速较大的区域出现在3个桨叶区,碰撞釜体后形成轴向流和大小不同的涡流,并产生液体流动死区;最大压力出现在釜顶和釜底,而压差最大的区域则是搅拌叶附近;流场的湍动能自下而上逐渐增大。     

三层组合桨叶片安放位置的混合特性分析

对于结构较深的搅拌槽通常采用多层组合桨进行混合,而叶片安放位置对混合时间有较大影响,采用计算流体动力学方法分析了由折叶桨式(PBT-2)、四直叶圆盘涡轮式(RT-4)以及六折叶开启涡轮式(PBT-6)搅拌桨组成的三层桨.通过改变各桨叶安放位置,分析其对示踪剂扩散和混合时间的影响.计算发现:搅拌混合时间很大程度上受四直叶圆盘涡轮位置影响,且该叶片越靠近槽底混合时间越短.在四直叶圆盘涡轮位置固定情况下六折叶开启涡轮叶片放置于折叶桨上方时混合时间要更短些.计算结果可为其它相似多层组合式搅拌桨的叶片安放提供借鉴与参考.     

反应釜轴封泄漏分析及处理

反应釜在反应过程中,搅拌轴轴封泄漏严重。本文分析了其泄漏原因,通过采取改变轴封形式、轴向和径向定位等措施,解决了釜轴偏摆及泄漏问题。     

稀土萃取槽混合室结构研究

以实际工程中应用的稀土萃取槽混合室为研究对象,运用Fluent软件分析挡板对稀土萃取槽混合室内料液搅拌效果的影响,采用标准k-ε湍流模型和多重参考系法模拟了不安装挡板和安装不同数量挡板的混合室内的流场和湍动能,并进行对比分析。研究结果表明,安装挡板会改变混合室内的流场结构,使轴向流动得到明显增强;而且挡板能有效限制切向速度,增大轴向和径向速度以及湍动能,加强了混合室内料液的搅拌混合特性;根据模拟结果分析找到了能改善混合效果的挡板数量。     

反应釜内搅拌混合特性研究

针对新型搅拌器(三层旋桨式搅拌器)在反应釜中搅拌效果的问题,运用了计算流体力学(CFD)的方法,以工业上常用的框式搅拌器作为对比试验对象,对这两种搅拌器在Solid Works软件中进行了三维建模,然后将建好的模型导入Fluent软件中进行了流场仿真分析。数据后处理应用Tecplot和Excel软件,从Fluent数据中提取出了两种搅拌器所形成的流场、有机溶液分布云图和选定横截面的有机溶液的体积分数,从这些数据中分析研究了新型搅拌器在反应釜中的搅拌混合效果。研究结果表明:新型搅拌器所形成的轴向混合流场比框式搅拌器形成的轴向循环流场更为科学,搅拌效果更好,而且新型搅拌器搅拌后的有机溶液分布更为均匀。     

平直叶桨搅拌槽内流体混合过程数值模拟研究

采用RNG k-ε模型、多重参考系法对平直叶桨搅拌槽内高黏流体湍流流场进行数值模拟,分析搅拌槽内流体的流动特性和混合过程.结果表明:平直叶桨搅拌槽内流体主要做周向运动,流体的轴向运动和径向运动较微弱;增加的上层桨能显著提高下层桨以上流体的流动速度,但不能显著提高下层桨以下流体的流动速度;双层桨距离较近时会互相影响,导致两桨间的循环流现象消失;双层桨搅拌槽内示踪剂在扩散开始阶段主要是以团状的形式绕搅拌轴做旋转运动,之后在铅垂面上以环绕状形式在桨端周围扩散.研究结果为平直叶桨搅拌槽的设计和应用提供参考.     

基于FlUENT的单层直叶搅拌槽混合时间的数值模拟

搅拌槽广泛应用于化工、医药、废水处理领域,充分了解搅拌槽内部的流场信息、搅拌效果具有一定的实际的意义。针对广西某环保企业的搅拌槽模型,采用滑移网格模型(Mesh motion)、示踪剂浓度法、标准k-ε湍流模型对单层直叶桨式搅拌槽的混合时间和流场进行数值模拟。模拟结果表明:桨叶安装高度设置在距离罐高的1/2H位置时,流场分布均匀,加快罐内的介质混合且混合时间最短。     

基于计算流体力学模拟的下沉与上浮颗粒在搅拌槽内的固液悬浮特性

采用多重参考系(Multi-reference frame,MRF)法处理桨叶旋转和以颗粒动力学为基础的Euler-Euler双流体模型,对下沉颗粒和上浮颗粒分别在双层涡轮桨搅拌槽内的固液悬浮特性进行数值模拟研究。得到搅拌槽内宏观流动场和下沉颗粒与上浮颗粒的固含率分布,并考察操作条件对两类颗粒悬浮特性的影响。数值模拟的液相速度分布和流型与文献试验结果吻合良好。研究结果表明,上浮颗粒与下沉颗粒的固液悬浮特性有很大的差别。下沉颗粒固含率分布总体上随轴向高度的增加而降低,固含率在槽底中心处最高,而在循环涡涡心、叶片和挡板的背流面则相对较低,上浮颗粒的固含率分布则与上述下沉颗粒分布趋势相反。搅拌转速增大使下沉颗粒固含率在循环涡涡心有下降趋势,而上浮颗粒固含率则有所增加。平均固含率降低或颗粒尺寸减小有利于两类颗粒均匀悬浮,平均固含率或粒径增大使下沉颗粒和上浮颗粒分别更易于在槽底和液面中心处聚集。     

叶尖凹槽对某燃气涡轮叶尖间隙流动影响的研究

采用数值模拟的方法研究了叶尖凹槽对某燃气涡轮性能及流场的影响,并对其作用机理进行了分析。结果表明:叶尖凹槽对涡轮性能的影响较小,可减小叶尖泄漏流流量并提高涡轮效率。相对平顶叶片,凹槽叶片涡轮效率最大可提高0.06%。在5%～30%叶尖凹槽高度范围内,凹槽高度越大,叶尖泄漏涡强度越小,涡轮效率提升越大;在60%～90%叶尖凹槽长度范围内,叶尖凹槽长度越长,叶尖泄漏涡强度先减小后增大,效率提升幅度也是先增大后减小。     

搅拌槽内固液悬浮特性的试验研究

在直径为300mm的平底圆筒搅拌槽内,对固相体积分数为1%～40%的固液两相体系的悬浮特性进行试验研究.利用固体激光器和数码相机,采用可视化方法详细分析固相体积分数、搅拌转速、颗粒性质和叶轮离底间隙对悬浮特性的影响.结果表明,悬浮高度主要受固相体积分数、颗粒直径和叶轮离底间隙影响;壁面颗粒堆积高度主要受叶轮离底间隙影响;槽底面中心区域和边缘角落区域是颗粒不易悬浮区,叶轮离底间隙和固相体积分数对槽底面何处颗粒最后悬浮有影响;较低的叶轮离底间隙有利于颗粒的悬浮,能获得较高的悬浮高度,但过低的叶轮离底间隙造成搅拌功率增大;壁面颗粒堆积高度降为零时的搅拌转速和悬浮高度达到液面高度85%时的搅拌转速均可视为固液悬浮操作的完全离底临界悬浮转速.     

基于Fluent的搅拌槽内多相流数值仿真及研究

针对固-液-固三相流混合物料,运用Fluent流体分析软件,通过Eulerian多相流模型、RNGk-ε湍流模型进行数值仿真,分析三斜叶-三辅助L桨搅拌结构作用下立式搅拌槽内的流场分布规律以及搅拌桨的应力分布情况。结果表明:与常规斜叶式搅拌桨相比,改进后的三斜叶-三辅助L桨搅拌结构更有利于提高多相流平均速度,优化混合物均匀程度,改善槽底或槽壁的搅拌死角;在此基础上,对辅助L桨增设减压槽形成镂空式搅拌结构,有助于优化辅助L桨的受力情况。模拟结果将为多相流的混合特性研究提供有益指导,对搅拌结构的进一步优化具有一定参考价值。     

喷嘴挡板先导式燃气阀阀芯气动力分析研究

小型燃气开关阀用于控制射流燃气的通断,是飞行器姿态调整机构的关键部件。基于国内外燃气阀的研究,设计了一种喷嘴挡板先导式燃气阀。为研究燃气阀阀芯受力特性,通过动量定理分析得出阀芯所受气动力的主要影响因素为阀口和阀芯直径。实验验证了流场数值模拟的准确性;通过流场数值模拟得出了阀口开度越大阀芯所受气动力越大的结论,同时分析得出了结构尺寸对阀芯气动力具体影响规律为:阀芯直径越大阀芯所受气动力越小,阀口直径越小阀芯所受气动力越大。