六斜叶式搅拌器流场数值模拟

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1、郑州大学ZhengzhouUniversityCae课程论文六斜叶式搅拌器流场数值模拟NumericalSimulationofShell-sideFluid-flowintheSixpitchedbladestirrer专业班级：过程装备与控制工程3班作者姓名：郝苒杏作者学号：20090360310完成时间：2012年12月16日目录摘要1Abstract11、背景与意义12、研究现状13、数学物理模型23.1基本控制方程23.2湍流模型介绍34、六斜叶搅拌器fluent数值模拟34.1搅拌器

2、结构34.2几何建模44.3网格划分44.4模型求解设置54.5边界条件设置64.6残差设置74.7初始化并且迭代求解85结果分析85.1网格独立性考核85.2搅拌器流场速度矢量分析95.3搅拌器压力场分析106结论117参考文献11六斜叶式搅拌器流场数值模拟摘要本文以常规六斜叶搅拌器设备为研究对象，采用数值模拟的方法，研究了搅拌器搅拌釜内的流场特性的分布规律。研究结果表明:六斜叶搅拌器内流动呈现为一个位于搅拌叶片外侧的大漩涡和一个位于叶片下方的小漩涡，两个漩涡之间存在流体和能量的交换，在六斜叶

3、搅拌器中，桨叶区湍动能较大，能量耗散率高。将CFD技术应用于搅拌器搅拌流场的分析，基于Naives-Stokes方程和标准k－e紊流模型，求解搅拌器的湍流场，数值模拟的结果对搅拌器水力优化设计具有指导意义。AbstractInthispaper,numericalsimulationiseateriesouttostudytheflowfieldsinthreestirredtankssuchasthegeneralPitchedbladeturbines(PDT)，thestandardRUS

4、HTON，andastirredequipmentwithspecialusage.Theresultsshowthatthereisalarge-scalevortexintheouterofthebladeandasmallvortexbelowtheblade.Theructionstirredisvarylittleflowexchangebetweenthevortices.Theregionofthestirredbalehasarelativelargeturbulenceandh

5、ighturbulencedissipationrate.StirrerCFDtechnologyisappliedtotheanalysisoftheflowfield,whichisbasedontheNaives-Stokesequationsandthestandardk-eturbulencemodelandtosolveagitatorturbulencefield.Thenumericalsimulationresultsoftheagitatorishelpfultoguidet

6、hedesignofitshydraulicoptimization.1、背景与意义搅拌与混合是应用最广泛的过程操作之一，搅拌设备也大量应用于化工、轻工、医药、食品、造纸、冶金、生物、废水处理等行业中。由于相际接触面积大、传热传质效率高、操作稳定、结构简单、制造方便等优点，使得搅拌设备既可以当做反应器应用于很多场合，例如在合成橡胶，合成纤维和合成塑料这三大合成材料的生产中，搅拌设备作为反应器的约占反应器总数的85%一90%。同时也有大量的搅拌设备并不是仅用在化学反应中应用物料的混合、传热、传质以

7、及制备乳液、悬浮液等。在很多化工过程中，例如水煤浆和原油的输送是煤化工，石油化的重要特征，这种高浓度的液体输送前需要有相应的搅拌过程来防止进行前可能的沉淀。在发酵工业中，搅拌操作同样占有非常重要的地位。发酵工业涉及到很多有氧呼吸的微生物，同时氧气在发酵液中的溶解度一般都很低。为了保证微生物基本代谢活动所需要的氧气，氧气的迅速有效的供给尤为重要。有氧发酵过程中所涉及到的搅拌操作主要是气液传质和分散。此外，(l)发酵过程中一般都伴随有中间补给，搅拌操作可以使补给原料和基料迅速混合，避免了局部的浓度过

8、高。(2)微生物的代谢活动和搅拌过程都能产生大量的热，这些可以通过搅拌来强化传热从而使搅拌釜内的物料温度保持均匀。(3)可以使发酵液中的菌体和固体基质均匀的悬浮。在实现混合操作的过程中，转轮的搅拌推流形式起着很重要的作用。不同的转轮造成的搅拌推流效果差别很大，而不同的生产过程有不同的搅拌推流目的。本文将CFD软件应用于搅拌器的搅拌流场分析，对以后的设计和分析具有指导性的意义。2、研究现状流体混合问题实验研究方法始于十九世纪八十年代，1883年Reynolds在水平放置的玻11璃管内加入染色剂，然