竖直上升螺旋流内瞬态压力波动信号混沌吸引子形态特性

为了探讨湍流状态下(雷诺数Re=1756~3512)旋流静态混合器内混沌拓扑结构演化规律,对采集的360组竖直上升螺旋流瞬态压力波动时间序列进行相空间重构,通过在其混沌吸引子域中放置参考截面,考察旋流静态混合器内瞬态流混沌吸引子形态特征量与雷诺数、轴向位置和径向位置之间的关系. 结果表明,轴截面内径向二次流为不同尺度强制涡和自由涡组合的兰金涡,在rm/R≤0.3和rm/R>0.8(rm为测量点到截面中心距离,R为混合管半径)处混沌吸引子特征量随Re增大而减小,而0.4≤rm/R≤0.8处主体区内压力波动信号混沌吸引子特征量随Re增大呈先增大后减小再变大的趋势. 瞬态压力波动信号混沌吸引子形态特征量对漩涡结构演化敏感,有助于理解竖直上升螺旋流的非线性混沌动力学机制.     

射流混合设备内混合时间的研究进展

介绍了有关射流混合设备内混合时间的实验研究进展,概述了计算流体力学（CFD）技术在射流混合设备内流场结构演化和混合效率评价中的应用,总结了不同研究者提出的混合时间关联式。分析影响射流混合效率的参数发现：混合时间随着混合槽直径的增加而增加,并与混合槽的高度呈正比;射流速度的增加可有效地降低混合时间;射流喷嘴的最佳直径与形状由混合槽的具体结构决定,但其最佳位置取决于混合槽高度与直径的比值;多股对置射流明显地提高混合效率。最后指出将CFD方法与压力波动信号（PFS）、PIV和PLIF等实验方法相结合可有效地推进射流强化混合机理研究和新型射流混合反应器的开发进程。     

SK型静态混合器内的流动特性数值研究

基于微尺度流动特征的角度,研究SK型静态混合器内部湍流时的流动规律.利用计算流体力学专业软件并采用雷诺时均方程和标准的k-ε湍流模型对SK静态混合器内的湍流状态下的三维不可压缩流场进行数值模拟.数值计算和研究表明在含有多个SK型螺旋元件的静态混合器内,受元件衔接处的切割作用的流体将在其后的混合元件的3L/8处完成重新汇合;研究了SK型静态混合器的主要参数对流动阻力的影响,从而为静态混合器的优化设计提供了依据.     

静态混合器的微观研究与工业化应用进展

介绍了化工过程强化中新型化工设备--静态混合器以及计算流体力学和激光测速技术在静态混合器的微观应用基础理论中的应用和研究进展;由于静态混合器具有特殊的结构特点与传统的搅拌混合设备相比表现出了高效、节能等优点,静态混合器在硝化工业和环氧丙烷装置的扩产改造中成功应用并且取得了巨大社会效益和经济效益.     

Q型静态混合器内液滴群分散特性

静态混合器因具有结构紧凑、强化性能优异和连续性生产等优点被广泛应用于过程工业中,但Q型静态混合器(QSM)内多相流分散混合强化机理不完善制约了其在精细化工和原料药绿色生产中的应用。采用计算流体力学(CFD)耦合群体平衡方程对QSM内相含率α≤5%时液滴分散特性进行数值模拟,分析液液界面张力、动力黏度和相含率对液滴群d32的分散行为的影响。标准旋流静态混合器内的d32数值预测结果与实验结果有良好的一致性。模拟结果表明,在z/l=11.5处不同分散相d32减小73%~96%,RL-90-QSM对不同物性介质的分散混合具有高效性和普适性;在高雷诺数和低相含率下,不同分散相流过z/l=0~2时d32破碎速率最大,在z/l=2.5处d32减小51%~90%,d32随混合时间的增加逐渐减小且在z/l=10后趋于稳定;界面张力对混合结果的影响大于动力黏度。     

Lightnin静态混合器内气泡分散流体动力学特性实验研究

以Lightnin静态混合器（LSM）内水-空气气液两相体系为研究对象,在连续相水表观速度U_L=0.071~0.127 m/s和离散相空气表观速度U_G=0.007~0.042 m/s的条件下,研究内径100 mm的LSM内气液两相湍流流动阻力与气泡分散水动力学行为。使用分辨率为1920×1080的高速相机Revealer-2F04M采集混合器内不同轴向窗口的气泡群演化过程。结果表明：当U_L<0.085 m/s和U_G=0.025~0.042 m/s时,LSM内的流型为泡状流。随着气泡群流经混合元件数的增加,气泡群的Sauter平均直径d₃₂逐渐减小。当液体表观速度U_L≤0.085 m/s时,Sauter平均直径d₃₂随气体表观速度的增加先减小后增大;U_G =0.028 m/s时d₃₂达到局部最小值,53%的气泡直径d_B/D₀在0.02~0.05范围内。Sauter平均直径、内径与无量纲停留时间τ之间的关系满足d₃₂/D₀=0.031τ^-0.14We^-0.41。平均气含率α的增大显著增加了单位体积内气泡数量密度,加剧气泡与元件表面碰撞频率,增大旋涡二次流强度,导致摩擦系数显著降低;采用Lockhart-Martinelli方法对实验数据回归,得到气液两相流压降预测常数C的关联式：C=5.26×10⁵U_G^-0.91/Re^0.74。     

Ross LPD型静态混合器内湍流传热与混合强化特性

在湍流状态Re=2640~17600下,采用恒热通量传热实验与数值模拟相结合的方法,系统研究Reynolds数Re和交错角对Ross LPD型静态混合器内湍流流动与传热性能影响,采用Nusselt数、Darcy摩擦系数、综合传热系数、速度场与温度梯度和压力梯度协同角等参数评价混合器内传热强化性能;基于CFD与LPT相耦合分析混合器内流体微元拉伸率。研究结果表明：SST k-ω模型预测Ross型静态混合器湍流阻力及传热结果与实验结果具有很好一致性;Ross混合器流场内形成与流场尺度较为接近的纵向涡,其涡心在圆形截面与半圆形截面中心间周期性迁移,横截面内湍流分散混合效率是Kenics的3.36~1.72倍;当Re>7040时,Ross LPD综合传热性能明显优于KSM;当叶片夹角为30°时,综合传热性能系数具有最大值;Ross LPD内插件具有高效低阻的技术优势和结构改进潜力。     

旋流静态混合器内瞬态压力波动信号递归特性

在湍流状态下(Re=1756～3512),为了揭示竖直螺旋上升流中非线性重现结构,采用混沌递归定量分析对(o)100 mm、长径比为2的SK型静态混合器内的瞬态脉动压力时间序列进行表征.通过挖掘静态混合器内压力波动时间序列的递归确定性与阈值系数、采样频率的内在变化规律,确定静态混合递归分析初始优化参数.实验结果表明,静...     

SK型静态混合器停留时间分布特性研究

结合脉冲示踪法利用计算流体力学方法的雷诺时均方程（RNAS）和重整化群的k-ε湍流模型计算SK型静态混合器内的浓度响应曲线。基于正交实验原理分析流体在不同混合元件长径比、不同监测位置及不同的进口流速下的停留时间分布特性,并计算了平均停留时间和方差来研究各因素之间影响顺序。结果表明,SK型静态混合器内的液体单相流动的轴向返混系数较小且数量级均为10^-2流动状态接近活塞流;平均停留时间随流体流速的增大而减小,随混合器长度和混合元件长径比的增加而增大。     

SK型静态混合器内瞬时速度时间序列分形识别

为了研究静态混合器内湍流速度的非稳态特性,在湍流状态下(Re= 3972 ~11916)利用激光多普勒粒子分析仪下对直径为0.04 m、长径比为1.25的SK型静态混合器的3维湍流瞬时流场进行测量.基于小波阈值消噪理论和分形理论,选用Sym小波基在不同消失矩Ⅳ对瞬时速度时间序列进行多尺度分析.结果表明:静态混合器内瞬时速度信号呈现低维非周期长程自相似分形特性,Hurst指数在0.845～0.896之间波动;单个混合元件内,随着轴向位置的增加,Hurst数值先减小后增大,随着径向位移的增大Hurst数值呈先增大后减小的双峰分布;元件衔接处速度波动信号奇异性最强,N=8时速度波动信号分解误差最小.