涡轮桨搅拌槽内流动特性的大涡模拟

利用大涡模拟方法研究了涡轮桨搅拌槽内的流动特性,采用了三种亚格子模式:标准Smagorinsky-Lilly模式(SLM)、Smagorinsky-Lilly动力模式(DSLM)和亚格子动能动力模式(DKEM),并将模拟结果与标准k-ε模型及文献实验数据进行了详细的比较.结果表明:大涡模拟方法可获得搅拌槽内的瞬态流场;对桨叶区时均速度及湍流动能的预测与实验数据相吻合,比标准k-ε模型计算结果有明显改进,三种亚格子模型中DSLM和DKEM模拟结果更好.同时分析了大涡模拟中桨叶端部附近湍流动能估计偏差的原因,发现主要是由于对轴向湍流均方根速度的预测偏差造成的.大涡模拟方法为搅拌槽内非稳态、周期性的湍流流动和湍流特性的研究提供了强有力的工具.     

六直叶开启涡轮式搅拌器的二维数值模拟

由于搅拌过程中流场的复杂性,选用何种型号的搅拌器从而提高搅拌效率、降低能耗是搅拌设计中的关键。本文借助Fluent软件分析六直叶开启涡轮式搅拌器的桨叶直径、转速对搅拌的影响,并对比了在同一工况下平直叶圆盘涡轮式搅拌器和六直叶涡轮搅拌器的搅拌效果。     

圆盘涡轮式搅拌器的搅拌性能比较分析

在椭圆封头搅拌槽中根据行业标准建立了4种圆盘涡轮式搅拌器的几何模型,利用标准k-ε湍流模型和多参考系(MRF)方法,研究了叶片形状、搅拌速度、旋转方向和流型转变对搅拌功率、排出流量、泵出效率和剪切速率的影响。结果表明：叶片形状对功率、排出流量、泵出效率和流型转变的临界安装高度均有影响;径向流条件下,泵出效率排序为圆弧叶(反)>弯叶(正)>箭叶(反)>圆弧叶(正)>平直叶>箭叶(正)>弯叶(反);流型由径向流转变为轴向流后,搅拌功率及径向排出流量均下降。对标准搅拌器的性能评估为工业搅拌设备的选型和设计提供了参考依据。     

涡轮桨搅拌槽内单循环流动特性的大涡模拟

利用大涡模拟方法研究了涡轮桨搅拌槽内的单循环流动特性,采用Smagorinsky-Lilly动力亚格子模式,与文献实验及模拟数据进行了详细的比较. 结果表明,叶片后方的双尾涡偏向槽底运动,上尾涡在30o处已开始衰减. 800000个非均匀分布的计算网格和30个桨叶旋转周期的样本数据统计可获得准确的大涡模拟数据. 时均速度、均方根速度和湍流动能的大涡模拟值与实验数据一致,而k-e模型的模拟值与实验不符. 桨叶区呈现较强的各向异性,这是导致k-e模型预测不准确的主要原因. 对于搅拌槽内的复杂流动,大涡模拟方法是一个非常有效的工具.     

双层圆盘涡轮式搅拌器的CFX流场模拟

利用最新流体力学软件ANSYS-CFX12.0对双层六直叶圆盘涡轮搅拌槽内流场进行了数值模拟。采用湍流模型成功的模拟了搅拌槽内的流动,并与对应实验结果进行了对比;考察了同转速,不同搅拌层间距、底搅拌层离底高度下的流场分布,给出了湍流动能分布图,对其搅拌效果的影响进行分析,为该领域研究者提供了借鉴。     

有机废水处理装置流动特性研究

根据水力法处理有机废水的原理,以某废水处理装置为模拟对象,利用计算流体数值技术模拟了废水处理装置的气蚀产生过程和流动特性,得到了此类流动的一般流动规律和详实的试验数据。在基础模型的基础上,改变若干物理参数,得到了模拟装置对象在固定的边界条件下产生空化效应的最优化方案,对优化模拟装置对象以及了解废水在装置中的流动特性具有较好的参考价值。     

搅拌槽内近桨区流动场的数值研究

利用滑移网格方法，采用三种不同密度的网格，计算了六直叶涡轮搅拌桨的三维流动场。利用数值方法得到了桨叶附近流动场中产生的尾涡，并将不同密度网格下的数值模拟结果与实验数据进行了比较。计算结果表明，在高密度的网格下可以清楚地观察到桨叶附近所产生的尾涡，其大小与实验结果一致，但尾涡衰减较快：叶端的径向与切向速度分布与实验值吻合较好，加密网格对最大径向及切向速度的预测精度有明显提高；即使采用很高的网格密度，对湍流动能的预测仍然偏低。     

径向流涡轮桨搅拌槽内流动场的数值模拟

采用计算机辅助工程软件ANSYS10.0中的FLOTRAN CFD模块,对单层径向流涡轮桨搅拌槽内的流动场进行了数值模拟.研究了涡轮形式、涡轮安装位置、涡轮尺寸对流场的影响.结果表明:当搅拌转速较低时采用六直叶涡轮,而转速较高时采用六平叶圆盘涡轮较为合理;当D=(1/3、1/2)T、C=(3/10～4/10)T时,流场分布均匀,平均流速较高,介质表面速度分布合理,视为最佳直径与安装高度.应用本文所述方法可优化搅拌设备的设计.     

径向流动反应器流体力学特性研究

本文提出了表征径向流动反应器内流体流动规律的数学模型.该模型为一特殊的二阶微分方程的边值问题.对于Ⅱ型流动:Au′u″+Bu′u+Cu~2=0对于Z型流动:Au′u″+Bu′u+Cu′+Eu~2+F(1-u)~2=0边界条件为y=0,u=1;y=1,u=0式中模型参数A、B、C、E、F决定于径向反应器分布流道结构尺寸、穿孔阻力系数和径向床层特性等因素.为简化Ⅱ型径向反应器边值问题的求解过程,本文推荐一种解析求解方法.该模型应用于径向氨氧化炉操作工况和径向氨合成塔设计工况的模拟,揭示了径向流动反应器内的流体力学特性.     

圆盘涡轮式桨叶对搅拌槽混合特性影响的CFD研究

利用CFD 技术对圆盘涡轮式搅拌槽内的浓度场进行数值模拟研究,主要考察了常见的平直桨叶（90°）、斜桨叶（60°和45°）的安装位置对混合时间θm、单位体积混合能Wr和浓度标准差σ的影响。在标准安装高度的平直桨叶下,对槽内速度进行分析,得到的数据与实验值非常吻合。研究表明：圆盘涡轮式桨叶由标准安装高度降低时,搅拌槽内的流型由径向流转变为轴向流,并且90°、60°和45°的转变为轴向流的相对安装高度（C/H）分别为0.20、0.233和0.267;混合时间是由槽内顶部和底部检测位置决定的;桨叶的标准相对安装高度（C/H=1/3）并不是混合性能最优的位置,针对90°、60°和 45°三种倾角的桨叶,在相对安装高度分别为0.213、0.267和0.320时的搅拌混合性能最佳;综合考虑省时、节能和混合均匀性的因素,倾角为45°的桨叶最佳,60°的桨叶次之。     

双层斜叶涡轮搅拌桨特性研究

利用冷模实验装置对双层斜桨的特性进行了研究,分析了功率准数的变化规律,研究了单桨、组合桨通气情况下功率的变化和稳定性。获得了气含率与通气量、搅拌功率的关联式。     

多相管流相关规律研究

深入研究多相流动规律对油田生产具有重要的指导意义。通过对多相流动常见模型的计算,比较和分析,得到:不同计算模型有其适用的工况,目前来说没有一种模型适合于所有情况;针对不同工况,对选出符合的计算模型;在文中给定的条件下,Dukler法和BBM法具有较好的计算结果,相对误差不大于5%,且Dukler计算结果较BBM计算结果大。当原油量一定时,随着气油比或含水率增大,总体压降均增大;随着总传热系数增大,管道压降稍微减小,且当总传热系数达到一定值时,对管道压降几乎没有影响。     

泛能式搅拌桨搅拌特性研究

在直径为 2 4 0mm的搅拌釜内 ,考察了泛能式搅拌桨的功率、传热特性 ,混合实验在直径为 386mm的搅拌釜中进行。在层流域内 ,建立了功率准数Np 与桨几何尺寸及雷诺准数Re的关联式 ;得到了努塞尔准数Nu与桨几何尺寸、雷诺准数Re、普朗特准数Pr以及体系粘度的关系 ,并采用单位质量流体表示的雷诺准数εD4/ν3 取代雷诺准数关联 ,误差均在 10 %以内。在中低粘度区内相同功耗下 ,泛能式桨的传热系数明显高于螺带桨。当Re >3时 ,泛能式桨的混合效率比双螺带桨要高。     

淮南煤气化工艺过程模拟

采用Aspen Plus软件对淮南煤气化进行了稳态流程模拟研究,结果表明:O2流量的增大导致气化温度快速升高;合成气中CO、H2以及有效合成气(CO+H2)的体积分率随O2流量的增加呈先增大后减小的趋势;CO2和H2O的变化趋势则相反。氧煤比在0.03~0.17kg/kg区域内,有效气体积分率均大于60%;且在氧煤比为0.1kg/kg时,有效合成气体积分率达到最大值64.2%。氧煤比在0.06~0.14kg/kg区域内,汽氧比的增大会导致气化温度随之减小,并直接影响合成气组分。合成气中,CO、H2、CH4以及有效合成气(CO+H2)的体积分率随汽氧比的增大而降低;H2O和CO2体积分率则随之增大。     

渐缩管对涡轮流量传感器测量性能的影响

通过试验研究渐缩管对下游涡轮流量传感器测量性能的影响,以平均仪表系数相对偏差、线性度和重复性为评价指标,指出渐缩管流场扰动使涡轮流量传感器仪表系数减小、线性度误差增大。通过仿真分析渐缩管下游涡轮流量传感器内部流场,发现渐缩管对下游流场的扰动影响了涡轮流量传感器的内部流场,速度分布变化是影响传感器仪表系数的主要原因。     

闭式涡轮搅拌器搅拌釜内流场的数值模拟

利用计算流体力学(CFD)软件Fluent,对某工程实例的闭式涡轮搅拌器的内腔流场进行了三维数值模拟,分析了其流场的流动情况,包括正常工况下的流型、速度场分布情况,研究了搅拌器对物料流动特性的影响。计算结果表明,闭式涡轮搅拌器使釜内流场同时产生明显轴向流动和径向流动,搅拌混合效果良好,能够实现釜内物料的充分混合。     

用LDA研究搅拌釜内的流场

利用ＤＡＮＴＥＣ二维激光多谱勒测速仪对ＤＴ叶轮和ＰＴＵ叶轮的搅拌槽进行了流场测试，获得了不同几何参数的叶轮在不同工况下的二维时均速度场和湍流强度场，尤其是ＰＴＵ浆的内锥边界。为进一步研究搅拌器的流动特性、开发新型桨叶叶轮提供了可靠的实验依据。     

变频控制技术在陶瓷行业节电中的应用

通过分析离心式风机参数和特性,比较调节风门和变频调速两种方法电动机轴功率变化,从而明蜥变频控制节电的显效果,并结合企业实际运行,建议陶瓷企业大量推广应用。     

小容积流量工况下汽轮机级内流场的数值分析

采用FLUENT软件对某300MW汽轮机高压缸内小容积流量工况下的多级流动进行数值分析。结果表明:小容积流量工况下,负攻角也引起高压缸叶片流道内产生分离流动,并且上级流场对下级流场的影响很大。前一级的分离流动使下一级动静叶流道内的分离区域增多,分离涡的强度变大,甚至影响了叶片压力面中间部分的流场,导致流体在动叶前缘近壁区域的主流流向和速度有很大程度的改变。因此,进行小容积流量下多级流动的模拟是非常必要的。