SMX型静态混合器湍流特性的数值模拟.pdf

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1、第40卷第8期当代化工Vo1．40．NO．82Ol1年8月ContemporaryChemicalIndustryAugust，201iSM×型静态混合器湍流特性的数值模拟王诗卉，龚斌，朱晓菁，张静(沈阳化工大学，辽宁沈阳110142)摘要：以SMX型静态混合器为研究对象，运用计算流体力学软件Fluent对3种结构静态混合器管内湍流流场进行数值模拟。结果表明：SMX型静态混合器的混合元件对流体有切割和分散作用，可使径向速度与周向速度的最大值达到轴向平均表观流速的2-2．5倍；流体流经3、4个混合元件后流动基本达到稳定；混合器前3个混合元件对流

2、体湍动强化作用较大，尤其是第1个混合元件作用最为明显，在流体流经第4个混合元件后，流体湍动程度基本达到静态混合器强化能力的极限；3片结构的SMX型静态混合器对流体湍动强化效果要优于4片与2片结构的SMX型静态混合器。关键词：静态混合器；数值模拟；湍动能；湍流强度中图分类号：TQ051．7文献标识码：A文章编号：1671-0460(2011)08—0866—04NumericalSimulationforTurbulenceCharacteristicoftheSnXStaticMixerWANGShi—Hui，GONGBin，ZHUXiao-

3、Jing，ZHANGJing(ShenyangUniversityofChemicalTechnology,LiaoningShenyang110142，China)Abstract：TakingtheSMXstaticmixerasresearchobject．turbulentflowfieldsinthreedifierentkindsofstaticmixerswithdifferentstructurewerenumericallysimulatedbvusingFluentsoftware．ResultsshowthattheSM

4、Xstaticmixercancutanddecentralizethefluid．whichcanmakemaximumValuesoftheradialvelocityandthecircumferentialvelocityreach2～2．5timesashighasthatofaxialaveragevelocity；Fluidflowsgetstableafterpassingthroughthreeorfourmixedelements；Thefirstthreeelementsmakereinforcementoftheflu

5、idturbuntbebigger，especiallythefirstmixedelement，Aflerpassingthroughthefourthmixedelement．thedegreeOfturbulentmotionreachesthelimitofthestaticmixer’Sintensiflingabmty．Forstrengtheningeffectofturbulenceintensitv．SMXstaticmixerwiththreesheetsstructureisbeuerthantheSMXstaticmi

6、xerswithfourortwosheetsstructure．Kevwords：Staticmixer；Numerica1simulation；Turbulentkineticcnergv：Turbulenceintensity静态混合器是一种新型先进的化工单元设备，型静态混合器的研究开展很少，这也严重制约了它是在管路中放置一系列结构相似，并按一定规则SMX型静态混合器在工业生产中的应用与推广。排列的静止元件，这些元件借助流体的自身动能，随着计算流体力学的发展，运用数值模拟方法实现流体的不断分割、变形、位移和汇合，以达到研究静态混合器流场

7、特性成为可能。Fradette等人流体的充分混合来完成各种工艺操作⋯。静态混合用三维有限元分析的方法对SMX型静态混合器进器发展至今已经有50多种，主要有美国肯尼斯公司行了数值模拟，证明了对于牛顿流体和非牛顿流体的KENICS型，瑞士苏尔士公司的SMV型、SMX型、介质CFD软件能够提供比实验更精确的数据；SMXL型及日本东利株式会社的Hi型等。目前对静Visser等对SMX型静态混合器中牛顿流体和非牛态混合器的研究以管内流场特性、传质及传热性能、顿流体三维流动与传热进行了数值模拟，计算得出压力降与混合效果等为主，研究对象则集中于的停留时间、

8、压降、速度和传热量与实验基本吻合KENICS型和SMV型。；J．M．Zale，Muzzio等通过对SMX型静态混合器速由苏尔士公司中的SMX型静态混合器，混合度场和