SK型静态混合器内的三维流场数值模拟

利用专业的计算流体力学软件Fluent对SK型静态混合器内的三维不可压缩湍流流场进行数值模拟．计算过程中采用雷诺时均方程和标准的k-ε湍流模型，得到静态混合器内混和物中2种流体的速度场分布相同并且关于其轴线成对称分布的规律．单个混和元件其流体速度的最大值出现在中间的横截面处．利用后处理软件对计算结果进行分析，为其性能测试提供了理论依据．     

推进式搅拌混合器内湍流特性研究

利用计算流体力学湍流模型和多重参考系法对典型的推进式搅拌混合器内湍流特性进行分析,得到了混合器内时均速度和湍动能的分布特性。研究结果表明,随着半径的增大,时均速度数值先增大后降低,桨叶顶端附近的时均速度较大,与文献试验相吻合;叶轮下端排出区时均速度数值随着轴向位置的增加呈现先增大后急剧下降趋势,在叶轮以上区域沿轴向变化趋于一致;叶轮排出区湍动呈现非均匀性,同一轴向或径向位置各点湍动能最大相差7～9倍。推进式桨叶与45°三叶折叶桨相比具有较好的轴流特性和相对较远传输距离。     

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型静态混合器对原油混合特性影响的数值模拟

静态混合器作为一种新型高效的混合设备,因具有混合效果好、操作简单等优点而被广泛应用于工业生产。将SK 型静态混合器引入原油储罐中,以解决原油密度分布不均匀的问题。利用FLUENT软件,对其三维不可压缩流场进行了数值模拟;采用Eulerian多相流模型,模拟了SK型静态混合器中流体的速度场、密度场、温度场以及压力场。结果表明,在SK型静态混合器的螺旋叶片作用下,原油沿着叶片做方向相反的螺旋运动并呈周期性变化;通过叶片的切割、剪切和旋转作用,原油在出口处几乎混合完全,说明SK型静态混合器具有较好的混合效果,且压力损失较小,可降低能耗成本。     

SK型静态混合器速度波动信号时滞相关性分析

利用激光多普勒粒子分析仪对直径为0．04m长径比为1．25的SK型静态混合器瞬时流场进行测量。基于傅立叶变换对采集的瞬时速度波动信号进行分解,得到0～12．5,12．5～25．0,25．0～37．5,37．5～50．0,50．0～62．5,62．5～75．0Hz和大于75Hz的时域信号。利用自相关函数和互信息函数研究各个频率段信号的线性相关和非线性相关性。实验研究表明SK型静态混合器速度瞬时波动信号中62．5Hz以上的信号线性无关,75Hz以上的信号不存在非线性和线性相关性。     

旋流叶片轴向排列对静态混合器混合特性的影响

为了预测旋流静态混合器内非稳态宏观混合特性,基于体积加权混合法则结合脉冲示踪法,在简化模型的基础上,利用计算流体力学的SSTκ-ω湍流模型,通过湍流流场数值计算求解示踪剂的浓度输运方程,得到了不同混合组件和混合元件级数下静态混合器内的浓度响应曲线,比较了MSM、KSM、SSM、RSM 4种旋流静态混合器的强化混合效果.数值模拟表明:KSM型静态混合器流阻Z因子与文献实验对比吻合较好;KSM的强化能力最大,SSM的强化能力最小.根据提出的强化因子评价混合器级数的强化效果,发现径向强化系数与螺旋叶片级数的幂函数呈线性关系.     

超声波静态混合器的性能研究

在油田三采工艺中,经常需要使用静态混合器促进溶液与水的混合以达到驱油的目的,因此静态混合器的混合效率对采油的效率有重要的影响。基于目前常用的静态混合器能耗较高但混合效率不高的情况,研发了一种新型的静态混合器。通过数值模拟方法,研究了空化作用下混合器内流体的流动特性,并通过实验研究对数值模拟结果进行了验证,测定了混合器的性能。结果表明,数值模拟结果与实验结果能够较好地拟合;该静态混合器有较高的混合效率和较好的混合效果;该静态混合器压降满足要求,最佳入口流速约为0.14m/s。     

SK静态混合器内停留时间分布的影响因素分析

采用脉冲示踪法对SK静态混合器内停留时间进行了实验测试,设计混合正交实验并且采用极差分析方法研究各因素对停留时间分布的影响。结果表明,影响平均停留时间的各因素大小依次为流速、管径、截面、旋片排列方式;影响方差的各因素大小依次为管径、截面、流速、旋片排列方式。从停留时间分布曲线中可以看出,在相同流速和直径下,沿着轴线方向,静态混舍器内流动趋于活塞流。采用幂函数形式对混合元件数、管径及流速等对平均停留时间的影响进行了量化分析,并针对Di=40mm的静态混合器对此幂函数的正确性进行了验证,平均误差为12％。在较低流速下,由于“壁流”的影响靠近混合器入口处方差值偏大。总的来说,方差分析结果与停留时间分布曲线分析结果相一致。     

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.     

脉冲式静态混合器的混合分散特性研究

测定并分析了ＷＭＨ－Ⅰ型脉冲式静态混合器内物料的停留时间分布和分散相粒径分布。给出了停留时间和分散相粒径的数字特征与物料流量间的关系曲线。研究表明，具有脉冲元件的混合器，混合分散效果及操作稳定性均优于无脉冲元件的普通混合器。     

Kenics型静态混合器流动阻力的实验研究

本文分析了ｋｅｎｉｃｓ型静态混合器的工作原理，分别以空气和水为实验介质，测定了静态混合器中的流动阻力，得出了单相流体流动摩擦系数ｆ与雷诺数的关联式（测量范围Ｒｅ＝７１１──１５４７７）──７５４７７）以及气──液两相流体流动阻力的计算方法（适用范围：气相雷诺数ＲｅＧ＝７１１──４７４６，液相雷诺数ＲｅＤ＝１２８９──１５４７７），和文献中所报道的结果基本相。文中还分析了静态混合元件对流动阻力的影响。