立式捏合机桨叶扭矩特性的cfd仿真研究

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1、固体火箭技术第４１卷第１期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｌｉｄＲｏｃｋｅｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ．４１Ｎｏ．１２０１８立式捏合机桨叶扭矩特性的ＣＦＤ仿真研究①１，２，３，４１２，３２，３２，３梁建，杨红，魏佳，李锡文，史铁林（１．武汉工程大学化工装备强化与本质安全湖北省重点实验室，武汉４３０２０５；２．数字制造装备与技术国家重点实验室，武汉４３００７４；３．华中科技大学机械科学与工程学院，武汉４３００７４；４．中国空空导弹研究院，洛阳４７１００９）摘要：桨叶是立式捏合机的重要部件，其直接关系到立式捏合机混合效率及混合扭矩。采用ＣＦＤ方法研究了立式捏合机工艺参数（转速、转动模式）

2、及桨叶结构参数（桨桨间隙）变化对空心桨瞬时扭矩和平均扭矩的影响。研究结果表明，桨叶瞬时扭矩与空心桨和实心桨相对位置有关，桨叶转速只影响桨叶瞬时扭矩值，桨叶平均扭矩与桨叶转速呈线性关系；混合物料为牛顿体流体时，不同转动模式（正转、反转）对桨叶平均扭矩的影响较小。关键词：立式捏合机；扭矩；牛顿体流；桨叶中图分类号：Ｖ５１２文献标识码：Ａ文章编号：１００６⁃２７９３（２０１８）０１⁃００７８⁃０６ＤＯＩ：１０．７６７３／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃２７９３．２０１８．０１．０１５ＣＦＤａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｂｌａｄｅｓ＇ｔｏｒｑｕｅｏｆｔｈｅｔｗ

3、ｉｎ⁃ｂｌａｄｅｐｌａｎｅｔａｒｙｍｉｘｅｒ１，２，３，４１２，３２，３２，３ＬＩＡＮＧＪｉａｎ，ＹＡＮＧＨｏｎｇ，ＷＥＩＪｉａ，ＬＩＸｉｗｅｎ，ＳＨＩＴｉｅｌｉｎ（１．ＨｕｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＩｎｔｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄＩｎｔｒｉｎｓｉｃＳａｆｅｔｙ，ＷｕｈａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３０２０５，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＤｉｇｉｔａｌＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈ

4、ｉｎａ；３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ；４．ＣｈｉｎａＡｉｒｂｏｒｎｅＭｉｓｓｉｌｅＡｃａｄｅｍｙ，Ｌｕｏｙａｎｇ４７１００９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｌａｄｅｓａｒｅｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｄｅｖｉｃｅｓｆｏｒｔｈｅｔｗｉｎ⁃ｂｌａｄｅｐｌａｎｅｔａｒｙｍｉｘｅｒ，ｗｈｉｃｈｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｍｉｘｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅ

5、ｒ，ＣＦＤｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ（ｒｏｔａｔｉｎｇｓｐｅｅｄ，ｒｏｔａｔｉｎｇｍｏｄｅ）ａｎｄｇｅｏｍｅｔｒｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒ（ｂｌａｄｅ⁃ｂｌａｄｅｇａｐ）ｏｎｔｈｅｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓａｎｄａｖｅｒａｇｅｔｏｒｑｕｅｏｆｔｈｅｈｏｌｌｏｗｂｌａｄｅｆｏｒｔｈｅｔｗｉｎ⁃ｂｌａｄｅｐｌａｎｅｔａｒｙｍｉｘｅｒ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｒｅｖｅａｌｅｄｔｈａｔｔｈｅｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｔｏｒｑｕｅｏｆｂｌａｄｅｓｉｓｄｅｐｅｎｄｅｎｔｏｎｔｈｅｒｅｌａ

6、ｔｉｖｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｌａｉｎａｎｄｈｏｌｌｏｗｂｌａｄｅｓ，ｗｈｅｒｅｔｈｅｒｏｔａｔｉｎｇｓｐｅｅｄｏｎｌｙａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｍａｇｎｉｔｕｄｅｏｆｔｈｅｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｔｏｒｑｕｅ．Ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｔｏｒｑｕｅｏｆｂｌａｄｅｓｓｈｏｗｓａｌｉｎｅａｒｒｅｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｒｏｔａｔｉｎｇｓｐｅｅｄ．ＷｈｅｎｔｈｅｍｉｘｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｉｓＮｅｗｔｏｎｉａｎｆｌｕｉｄ，ｔｈｅｒｏｔａｔｉｎｇｍｏｄｅ（ｃｏ⁃ｒｏｔａｔｉｎｇｍｏｄｅ，ｃｏｕｎｔｅｒ⁃ｒｏｔａｔｉｎｇｍｏｄｅ）ｈａｓｌｉｔｔｌｅｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｍａｇｎｉｔｕ

7、ｄｅｏｆｔｈｅａｖｅｒａｇｅｔｏｒｑｕｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｗｉｎ⁃ｂｌａｄｅｐｌａｎｅｔａｒｙｍｉｘｅｒ；ｔｏｒｑｕｅ；Ｎｅｗｔｏｎｉａｎｌｉｑｕｉｄ；ｂｌａｄｅｓ０引言用增强对物料不同组分间的对流、折叠和拉伸作用，从［１］立式捏合机作为固体推进剂研制和生产的重要混而提高混合效率。研究固体推进剂混合过程中的工合设备，桨叶的捏合和搅拌作用促进混合物料的分布艺参数与桨叶结构参数对分析混合效果及混合扭矩具混合与分散混合。桨桨间对混合物料的挤压和剪切作有重要意义。①收稿日期：２０１６⁃１１⁃２１；修回日期：２０１６⁃１