不同挡板结构的浆料搅拌罐流场仿真与分析.pdf

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1、包装与食品机械2009年第27卷第5期不同挡板结构的浆料搅拌罐流场仿真与分析姜小放，曹西京，司震鹏，白银科(陕西科技大学，西安710021)摘要：为了研究挡板对搅拌罐流场的影响，利用流体分析软件FLUENT6．3．26对两个搅拌罐进行了仿真分析，采用多重参考系模型(MRF)模拟叶轮区转动，湍流项选用双方程RANSk一￡模型．模拟得到了流场内的重要参数。通过对分析结果进行比较，发现挡板的设置可减小漩涡．增强流场湍动性，在工程应甩中，根据介质的不同设计合理的挡板结构，不仅可以提高搅拌混合效率．还可以降低成本，减少能源消耗。关键词：搅拌罐；FLUENT；数值模拟；结构设计中图

2、分类号：TS203；TP391．9文献标识码：A文章编号：1005—1295(2009)05—0080-04ComparativeStudyofFlowinaMixingTankwithDiferentBafflesJIANGXiao—fang，CAOXi-jing，SIZheng—peng，BAIYin—ke(ShaanxiUniversityofScienceandTechnology，Xian710021，China)Abstract：tnordertostudytheinfluenceofbaflesonthemixingflowfieldoftanks，the

3、flowintwotankswithdif-ferentbaffleswassimulatedbyFLUENT6．3．26code，multiplereferenceframe(MRF)techniquewasusedforcalculations,RNGmodelswasbeenchosenastheturbulencemode1．Theparametersofsimulationswerecompam~itshowsbafflessettingscanreducethevortex,andtheturbulentflowfieldwasenhanced．difere

4、ntbafflescanmakediferentflowfield．Inordertoreducecostsandenergyconsumption,suitablebaflestructurewillplayanimportantroleinthetankdesign．Keyword：stirringtank；FLUENT；simulation；structuredesgin日lj百证生产质量和节约成本的重要因素。随着计算机技术的发展。CFD技术在搅拌设备的设计中搅拌设备在建筑、化工、食品、冶金、环得到了广泛应用。部分学者结合试验数据用不保及轻工业等各行业应用广泛．是

5、保证生产的重要设备之一。在搅拌叶轮置于搅拌罐中心的同的计算模型对搅拌过程进行模拟，找到了能较好模拟搅拌流场的数学模型．D．Georgiev，S．搅拌罐中，若不加装挡板等附加措施，当液流vlaevE卜2]和周国s等在他们的研究中应用RANS的粘度不大时，往往都会产生打漩现象。如果叶轮转速过快，轴心处形成的漩涡就可能会吸k—e模型，GuozhongZHOU等[]对标准k—e模型和RANSk—e模型的模拟结果与试验数据进行了人大量的空气，由此引起搅拌轴的脉动，使得对比，结果都表明RANSk—e模型能较好的模拟搅拌效果降低，严重时会引起搅拌轴的变形和失效。预测搅拌流场。目前大量

6、的科研工作都集中在研究叶轮叶形对流场及能量消耗的影响上]：设计制造出高效节能的混合搅拌设备是保收稿日期：20o9—06—29作者简介：姜小放(1978～)，男，陕西礼泉人，助理工程师，硕士研究生，研究方向：机械CAD与仿真技术。通讯作者：曹西京(1953～)，男，陕西户县人，教授，研究方向：机械CAD／CAM及现代物流技术。80不同挡板结构的浆料搅拌罐流场仿真与分析一姜小放，曹西京，司震鹏，白银科在(2)式中(+)一(pk+l,,孤au~)8为雷诺应力项，其中，为湍动粘．度，是时均速度，8是“Kroneckerdeha”符号(当时，8=l；当时，=0)，k为湍动粘度。能

7、量输运方程可以描述如下：等。詈丢)去]㈤pJ堡=taxj}∽一p+去)詈](4)式中，1=1．44；C皿=1．92；=0．09；ork1．0；=1．3．标准的Jj}一模型采用的这些常数数值是对通过很宽范围湍流的数据通过大量的数据拟合获得的。2．3建模及网格划分利用三维制图软件Pr0／E和FLUENT前处理软件Gambit联合建模．在Gambit中将静止区搅拌罐(a)搅拌罐(b)域和转动区域分体划分网格．采用结构和非结图1罐体平面图构网格相结合的方式划分，为了准确捕捉叶轮区的流场特性，桨叶区域网格加密划分，搅拌2CFD的基本理论与方法罐(a