搅拌槽内部流场及固液悬浮特性的数值模拟分析Numerical simulation analysis of flow field and solid liquid suspension characteristics in stirred tank.pdf

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1、分类号：单位代码：一丧工夂磁论文题目：搅拌槽内部流场及固液悬浮特性的数值模拟分析作者姓名：孙亚丽专业名称：动力工程及工程热物理导师姓名：来永斌副教授完成时间二—五年六月中图分类号论文编号学科分类号：密级：公幵安徽理工大学硕士学位论文搅拌槽内部流场及固液悬浮特性的数值模拟分析作者姓名：孙亚丽专业名称：劫力工拜及工程热物理研宄方向：化工过程机械导师姓名：来永斌副教授导师单位：机械工稃学院答辩委员会主席：廖玲利正高工论文答辩日期年月日安徽理工大学研宄生处年月日ADissertationinChemicalProcessMachineryNumericalSimulationa

2、ndAnalysisofFlowFieldandSolid-liquidSuspensioninStirredTanksCandidate:SunYaliSupervisor:LaiYongbinSchoolofMechanicalEngineeringAnHuiUniversityofScienceandTechnologyNo.168,ShungengRoad,Huainan,232001,P.R.CHINA独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方以外，论文中不包含其他人已经发表或

3、撰写过的研究成果，也不包含为获得安徽理工大学或其他教育机构的学位或证书而傕用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：日期：年吣月曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解安徽理工大学有保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于安徽理工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密

4、后适用本授权书）学位论文作者签名：签字曰期年月⋯曰摘要摘要搅拌设备因具有操作灵活、混合效果好、相接触面积大和适用性强的优点而广泛用在机械、化工等过程工业中，是应用最广泛的化工单元操作之一。其中，搅拌槽内部流场和固液悬浮特性的研究，对工业生产有重要意义，因此是国内外学者研究的热点内容之一。近几年来，搅拌反应器的规模逐渐变大，相与相之间混合不均匀的问题也越来越明显，并且当前机械过程逐渐转向“绿色”、节能方向，越来越看重产品回收率和产品质量，因此合理设计和选择搅拌设备就显得特别重要。但如今对搅拌设备的选择和设计仍然是主要依赖于小规模实验结果以及半理论和半经验的方法，由于技术和

5、条件的限制在设计中并不能清晰的了解搅拌槽内部流场的详细分布情况，而且对搅拌反应器放大规律缺乏较深入的认识，实验模拟周期长、偏差和花费大。新的交叉学科计算流体力学技术为解决上述问题提供了新思路和新方法，其技术优势使得搅拌槽内部流场及固液悬浮特性的数值模拟成为搅摔领域的研宄热点之一，但是搅拌槽内部流场及固液悬浮特性的数值模拟还没有形成较为完善的理论。本文以计算流体力学技术为主要研究手段，采用多重参考系法和标准湍流模型对搅拌槽内部流场及固液悬浮特性进行了数值模拟，研究分析了搅拌转速、桨离底间隙、固体颗粒浓度等因素对流场分布、固体颗粒浓度分布、临界悬浮转速和功率消耗的影响。研究

6、结果表明，桨叶离底间隙对搅拌槽内流场及固液悬浮状态影响很大，低离底间隙有利于槽内固体颗粒的悬浮，但是当离底间隙过低时，功率消耗比较大，且桨叶离底间隙越低越容易出现清液层；增加搅拌转速能够改善搅拌效果，但是考虑到搅拌功率、耐久度等因素的影响，并不是搅拌转速越大越好，需要综合考虑来确定合适的搅拌转速；桨离底间隙、固体颗粒直径和固体体积浓度对搅拌功率均有影响，在相同条件下，功率消耗随桨离底间隙的不同而不同，在、和三种工况下，时功率消耗最小；在相同条件下，功率消耗随固体颗粒直径的增大而增加；在同一搅拌转速下，功率消耗随固体体积浓度的减小而增加。图表参关键词：搅拌槽；数值模拟；固

7、液悬浮；搅拌功率；安装高度摘要，，，，，安擞理工大学硕士学位论文，目录目录摘要研究背景及意义搅拌槽内固液两相搅拌体系的研究现状搅拌槽内固液两相体系的研究方法主要研宄内容固液悬浮特性简介固液悬浮概述固液悬浮机理固液悬浮判据搅拌槽内固液悬浮的影响因素搅拌设备物料性质数值模拟理论基础及模拟方法概述计算流体力学概述控制方程湍流模型多相流模型欧拉拉格朗日模型欧拉欧拉模型数值模拟求解的一般步骤搅拌槽内固体颗粒悬浮特性的数值模拟计算体系计算方法模拟结果与分析搅拌转速的影响桨离底间隙的影响安徽理工大学硕士学位论文固体含量即固体体积浓度的影响丨胳界转速功率