探究搅拌槽内混合过程的数值模拟

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1、北京化工大学硕士学位论文搅拌槽内混合过程的数值模拟姓名：张国娟申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：高正明20040510北京化工文学硕士毕业论文搅拌槽内混合过程的数值模拟摘要搅拌槽反应器广泛应用于许多工业过程，混合时问是搅拌反应器设计的重要参数。国内外采用计算流体力学(CFD)对混合时间进行理论研究的文献相对较少。本文应用CFD软件FLUENT，选用多重参考系法(MRF)及标准k--E模型，采用将速度场与浓度场方程分开进行求解方法，在直径为垂0．476m的搅拌槽内，采用标准六直叶涡轮和CBY轴流式翼形桨，分别对两种桨型的单

2、层和双层桨搅拌槽内的混合过程进行了数值模拟。对于单层桨体系，不论是六叶直涡轮还是CBY翼形桨，混合时间的模拟值与实验结果吻合良好；对于双层桨体系，双层CBY桨混合时间的模拟值与实验结果相吻合，而双层六直叶涡轮桨混合时间的模拟值要比实验结果长约一倍。此外，本文还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。本文的研究结果对工业搅拌反应器的优化具有一定的参考意义。关键词：搅拌槽反应器，混合时间，计

3、算流体力学(CFD)，多重参考北京化工大学硕士毕业论文系法(MRF)，标准k—E模型北京化工大学硕士毕业论文NUMERICALSlMULATIoNoFMIXINGPRoCESSINASTIRREDTANKABSTRACTMechanicallyagitatedreactorsarewidelyusedinmanyindustrialprocesses．Mixingtimeisoneofthekeyparameterstothedesignofstirredreactors．Onlyafewstudieswerecarriedou

4、tonthenumericalsimulationofmixingprocessbyusingcomputationalfluiddynamics(CFD)ThemixingtimeinthestirredtankofO．476mdiameterwithsingleanddualimpellerswasstudiedbyusingCFDpackageFLUENT6．0．RushtonturbineandthreenarrowbladehydrofoilCBYimpellerwereusedinthesimulation．Them

5、ulti．referenceflame(MRF)andstandardk--6turbulentmodelwereusedinthesimulation．Forthesingleimpelleragitator,themixingtimepredictedbyCFDisinagoodagreementwiththeexperiment．Forthedualimpelleragitator,themixingtimeofdualCBYimpellerpredictedbyCFDisinagoodagreementwiththeex

6、periment，themixingtimeofdualRushtonturbinepredictedbyCFDisabouttwotimesthatofexperiment．Theeffectsoftracerfeedinganddetectingpositionsonmixingtimewerealsoinvestigated．Thesimulationresultsindicatethatthemixing北京化工大学硕士毕业论文processisdominatedbytheflowfieldinthestirredtan

7、k．Feedinganddetectingpositionshaveimportanteffectonmixingtime．Feedingoftracerattheimpellerregionhasamuchshortermixingtimethanattheliquidsurface．TheresultsareofimportancetotheoptimumofindustrystirredreactorsKEYWORDS：stirredreactor,mixingtime，computationalfluiddynamics

8、(CFD)，multi-referenceframe(MRF)，standardk一￡model北京化工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或