小型反应釜单、双层搅拌桨流场数值模拟比较

小型搅拌釜是实验室常用反应设备.采用CFD数值模拟的方式,采用SST湍流模型,采用多重参考系法分别对单层和双层搅拌桨小型搅拌釜的流场进行模拟,比较两种搅拌桨模型的桨叶区速度场、湍流强度分布以及线速度分布等预测结果,筛选适合小型反应釜的搅拌桨设计.     

疏水缔合聚丙烯酰胺溶解槽内流固混合特性的数值模拟

利用FLUENT软件对在聚酯生产中应用的双层搅拌桨搅拌槽内疏水缔合聚丙烯酰胺AP-P4溶解过程的流场进行数值模拟分析,采用标准k-ε模型和多重参考系法(MRF)。分析了AP-P4溶解过程中刚加入聚合物颗粒时在搅拌槽内的混合情况。得到了搅拌槽内流场状况和固体颗粒的体积分数分布。并对流场的分布规律、固体颗粒体积分数分布特点加以分析,由模拟结果计算出搅拌轴的功率,为搅拌槽的设计和实际应用提供有益的结论。     

进口入射角对卧螺离心机内流场的影响

利用Solidworks软件对卧螺离心机螺旋流道内流体进行三维建模,结合CFD软件后处理fluent选用RNG k-ε湍流模型与多重参考系(MRF)模型,选取4种进口入射角对离心机内固液两相流进行模拟仿真。仿真表明:进口入射角为30°时,进料口向卧螺离心机内输送污泥对整个流体流场扰动较小,且出渣口污泥含水率较低。模拟仿真所采用的计算模型基本符合卧螺离心机内部的实际流动情况,结果为进一步研究离心机特征参数对其分离效果的影响和结构优化提供了理论依据。     

小型反应釜流场SST和LES模拟结果比较

单层四叶搅拌桨小型搅拌釜是实验室常用反应设备。本文采用CFD数值模拟的方式,比较SST、LES两种湍流模型,采用多重参考系法对小型搅拌釜的流场进行模拟,比较不同模型的桨叶区速度场、压力场等预测结果,筛选适合小型反应釜的流场模型。     

基于FLUENT软件的管式搅拌反应器流场的数值模拟

运用商业计算流体力学(CFD)软件FLUENT对一种新型管式搅拌反应器进行流场模拟,用GAMBIT建立流场实体模型,采用标准k-ε湍流模型以及多重参考系法(MRF)处理搅拌桨区.结果表明,计算所选模型能较准确地预测搅拌反应器的速度场、压力场及湍流动能分布,考察流量为1 m3/h时不同搅拌转速对反应器内部混合的影响,此时对应的最佳搅拌转速为50 rpm左右.模拟结果将为实验研究提供适当的操作参数,对搅拌反应器的优化和放大具有一定参考价值.     

基于Fluent的锥形底泥浆储罐内腔流场数值模拟

运用计算流体力学(CFD)软件Fluent,采用多重参考系法(MRF),对某锥形底泥浆储罐的内腔流场进行了三维数值模拟,分析了在正常工况下的搅拌功率、速度场和浓度场的分布情况。结果表明,介质为高粘度非牛顿固液两相流时,现有罐底搅拌桨桨端附近区域有一定径向流,罐内无明显轴向流动,混合效果不好。较低的搅拌转速,使得固相介质迅速沉降,易造成出口堵塞。越接近罐底,物料颗粒间的剪切应力越大,使搅拌过程更加困难。数值模拟可以详细的描述流场分布情况,并为泥浆储罐的进一步改造提供参考。     

对二甲苯晶体悬浮特性模拟与遗传算法优化

为明确对二甲苯在结晶器内部悬浮结晶时的流动与悬浮特性,采用欧拉-欧拉多相流模型及多重参考系模型,模拟研究了对二甲苯悬浮结晶过程,并分析了晶体粒径与搅拌桨转速等操作参数对晶体悬浮流动特性的影响.结果表明:晶体在结晶器内部进行内循环流动,其体积分数自下而上逐渐递减并趋于稳定;晶体分布情况与其粒径大小有关,粒径越小,分布越均...     

不同s／d下的双螺带搅拌釜内部流场的可视化研究

运用商业计算流体力学（CFD）软件FLUENT对用于高粘度物料聚间苯二甲酰间苯二胺（PMIA）双螺带搅拌釜进行速度场模拟，先用GAMBIT建立流体的简化模型采用多重参考系法（MRF）处理搅拌桨区。结果表明，所选模型能较准确地预测搅拌釜的速度场，同时通过改变鲥的值，找到最适合的值为1，最佳搅拌转速大约为50r／min，为搅拌釜的优化和放大提供参考。     

翼形桨搅拌槽内混合过程的数值模拟

采用FLUENT软件的多重参考系(MRF)及标准k-ε模型,将速度场与浓度场方程分开进行求解,对单层轴流式三叶CBY翼形桨搅拌槽内的混合过程进行了数值模拟,所得的混合时间的模拟结果与实验值相吻合。同时采用数值模拟的方法研究了不同的示踪剂加料点、监测点位置及操作条件对混合时间的影响规律;模拟结果表明,混合过程主要由搅拌槽内的流体流动所控制,混合时间与示踪剂加料点及监测点位置密切相关。上述的研究结果对于工业搅拌反应器的优化具有一定的参考意义。     

分解槽搅拌过程数值模拟研究

建立了一个工业分解槽的计算流体力学CFD模型,采用稳态多重参考系法以及欧拉一欧拉多相流模型对槽内固液两相搅拌过程进行数值模拟计算。分析了流体速度分布、颗粒相分布以及搅拌功率变化过程。     

电场强化层流搅拌的荧光可视化试验及模拟分析

在层流搅拌中,搅拌桨的周期性扰动使搅拌槽内出现封闭、孤立的环状隔离流场。隔离流场严重阻碍了搅拌介质之间的有效交换,降低了搅拌效率。本文提出外加电场以强化层流搅拌的方案,利用电流体动力学效应改变流场的对称结构,消除混合死区。试验采用平面激光诱导荧光（planner laser induced fluorescence, PLIF）技术实现了搅拌槽内流场结构的实时可视化,并通过自编程程序识别并计算出非混合区域面积百分比。结果表明,随着电场强度的增大,混合效率逐渐提升,当电场强度为1.5kV/cm时混合效率可达98%。研究建立了基于有限元法及浓度扩散模型的混合搅拌模拟平台,探究搅拌槽内部流场结构时空演变规律。通过模拟分析发现,当外加平行板电场强度达到0.5kV/cm以上时,搅拌槽内部出现明显的二次涡流。二次涡流的出现与径向混合相互作用从而不断削弱隔离流场。在电场强度不变的条件下,外加周期性电场可以进一步提高搅拌效率,电场强度1kV/cm条件下的外加周期性电场可以使搅拌效率提升至98%以上。     

三叶后掠-HEDT组合桨搅拌釜内流场的模拟及实验

对应用于聚乙烯聚合反应中的三叶后掠-HEDT组合桨的搅拌釜内流场进行了模拟研究,分析组合桨的离底距C ₁、桨间距C ₂以及转速N的变化对搅拌釜内流场的影响,利用PIV实验对模拟结果进行了验证;将该组合桨与三叶后掠-六直叶圆盘涡轮组合桨进行了模拟对比研究。结果表明：当桨间距与釜内径的比为0.35时,釜内桨叶间的流体流动效果最好,该条件下能够改善搅拌釜上层流体的速度分布;当离底距与釜内径的比值为0.29时,组合桨下方出现了整体的环流,有利于釜底流体的混合;桨叶转速N=90 r/min时釜内流体速度分布均匀,同时上层HEDT桨叶产生的射流方向趋于水平。两种组合桨的对比研究表明：二者流型相近,但前者搅拌功率能够得到明显降低。研究结果可为三叶后掠-HEDT组合桨在聚乙烯聚合反应釜中的工程应用提供参考。     

桨式搅拌器功率准数三种取得方法的对比

在有挡板条件下,对常用的桨式搅拌器(单层二叶平桨、二叶斜桨、四叶斜桨及双层四叶斜桨),桨槽径比为0.5—0.6,进行搅拌功率曲线的测绘。利用经验公式对功率准数进行了计算,通过关联值与实验值的对比发现,Nagata关联式在层流状态时关联值与实验值相差较小,在湍流时二者相差较大,而Kamei和Hiraoka关联式则在过渡流和湍流区与实验值比较吻合,在层流区的偏差比较大。利用计算流体力学模拟了搅拌器各种状态的功率准数值,模拟值与实验值对比发现,模拟值在不同的雷诺数时都与实验值吻合较好。     

CFD Investigation of the Mixing of Yield‐Pseudoplastic Fluids with Anchor Impellers

The study was carried out to simulate the 3D flow domain in the mixing of pseudoplastic fluids possessing yield stress with anchor impellers, using a computational fluid dynamics (CFD) package. The multiple reference frames (MRF) technique was employed to model the rotation of the impellers. The rheology of the fluid was approximated using the Herschel–Bulkley model. To validate the model, the CFD results for the power consumption were compared to the experimental data. After the flow fields were calculated, the simulations for tracer homogenization were performed to simulate the mixing time. The effects of impeller speed, fluid rheology, and impeller geometry on power consumption, mixing time, and flow pattern were explored. The optimum values of c/D (impeller clearance to tank diameter) and w/D (impeller blade width to tank diameter) ratios were determined on the basis of minimum mixing time.     

计算流体力学在二沉池改造中的应用

利用计算流体力学对污水处理厂二沉池内流场进行了数值模拟,得到二沉池内流场速率分布规律,进而确定流态临界位置水流速率,并将其作为标准速率。基于此,在二沉池内对挡板结构进行改造。改造后二沉池的模拟计算结果表明,二沉池在保证出水水质的情况下很好地满足了增大处理量的要求。     

双层桨搅拌槽内部流场的实验研究

运用计算流体动力学（CFD）方法对双层桨搅拌槽内部流场进行数值模拟。考察了流体在不同桨叶类型、不同桨叶间距对搅拌槽内宏观流动场的影响。研究发现：流体在桨叶间距为150 mm的双层桨内部流场流动效果好。在此间距的基础上得出流体在六圆盘上斜叶桨的搅拌槽内比六圆盘直叶桨搅拌槽内混合效果好。     

搅拌槽内黏性流体流动的DPIV测量与CFD模拟

搅拌槽是化学工业及其相关工业广泛应用的设备之一,由于其内部流动的复杂性,搅拌混合操作目前尚未形成完善的理论体系．对搅拌槽的设计和放大,主要是依赖半经验的方法,对其内部流场有必要进行更深入的研究．目前对不同黏性流体的流动测量及计算流体力学模拟工作见诸报道较少,而     

Structural parameter optimization for novel internal-loop iron–carbon micro-electrolysis reactors using computational fluid dynamics

It is generally recognized that internal-loop reactors are well-developed mass and heat-transfer multiphase flow reactors. However, the internal flow field in the internal-loop reactor is influenced by the structure parameter of the reactor, which has a great effect on the reaction efficiency. In this study, the computational fluid dynamics simulation method was used to determine the influence of reactor structure on flow field, and a volume-offluid model was employed to simulate the gas–liquid, two-phase flow of the internal-loop micro-electrolysis reactor. Hydrodynamic factors were optimized when the height-to-diameter ratio was 4:1, diameter ratio was9:1, draft-tube axial height was 90 mm. Three-dimensional simulations for the water distributor were carried out, and the results suggested that the optimal conditions are as follows: the number of water distribution pipes was four, and an inhomogeneous water distribution was used. According to the results of the simulation,the suitable structure can be used to achieve good fluid mechanical properties, such as the good liquid circulation velocity and gas holdup, which provides a good theoretical foundation for the application of the reactor.     

Hydrodynamics of upflow anaerobic sludge blanket reactors

The hydrodynamic characteristics of upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors were investigated in this study. A UASB reactor was visualized as being set‐up of a number of continuously stirred tank reactors (CSTRs) in series. An increasing‐sized CSTRs (ISC) model was developed to describe the hydrodynamics of such a bioreactor. The gradually increasing tank size in the ISC model implies that the dispersion coefficient decreased along the axial of the UASB reactor and that its hydrodynamic behavior was basically dispersion‐controlled. Experimental results from both laboratory‐scale H₂‐producing and full‐scale CH₄‐producing UASB reactors were used to validate this model. Simulation results demonstrate that the ISC model was better than the other models in describing the hydrodynamics of the UASB reactors. Moreover, a three‐dimensional computational fluid dynamics (CFD) simulation was performed with an Eulerian‐Eulerian three‐phase‐fluid approach to visualize the phase holdup and to explore the flow patterns in UASB reactors. The results from the CFD simulation were comparable with those of the ISC model predictions in terms of the flow patterns and dead zone fractions. The simulation results about the flow field further confirm the discontinuity in the mixing behaviors throughout a UASB reactor. © 2008 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2009     

改进型框式组合桨搅拌釜内流场特性

对5m³树脂反应釜及釜内改进型框式-二斜叶双层组合桨等比例缩小建立模型,基于计算流体力学（CFD）中的多重参考系法对该双层组合桨搅拌釜流场进行了模拟研究,并利用粒子图像测速（PIV）实验对模拟结果进行了验证。分析了桨叶离底间距、桨间距及组合桨安装角度的变化对流场产生的影响。随着离底间距的增大,搅拌釜下层框式桨横梁处产生往槽底的轴向流强度会逐渐减弱,不利于底部物料的混合;桨间距的增加导致两桨间对流减弱,不利于两桨间流体的混合,当桨间距与釜内径的比值为0.77时,搅拌釜内的整体流动情况较好。对上下层桨叶安装角度分别为0°、45°和90°这3种工况下的釜内流场特性研究表明,安装角度为90°时,斜叶桨产生的轴向流强度最大,此时搅拌釜内流体的混合效果最好。研究结果为改进型框式桨与二斜叶桨双层组合桨应用于树脂聚合反应实际工程提供参考。