搅拌罐内液固两相流动的模拟研究.docx

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1、搅拌罐内液固两相流动的模拟研究搅拌罐具有传热传质特性好,处理量大的优势,在化工能源、生物、食品及制药等工业中有着广泛应用,搅拌罐内的水力行为是设计和操控此设备的关键。液固搅拌罐内颗粒流动行为能够正确地反映出搅拌过程的混合程度,因此本文采用数值模拟方法对带有挡板的三维液固搅拌罐内的颗粒流动行为进行研究,为以后的理论研究和优化设计提供参考。本文采用欧拉-欧拉双流体模型结合颗粒动理学理论,模拟了带挡板的液固搅拌罐内的颗粒流动特性。液固相间作用力采用Huilin-Gidaspow曳力模型进行计算,同时考虑了虚拟质量力的影响。多重参

2、考系法(MRF)用于处理计算区域的旋转。首先对牛顿流体为液相的液固搅拌罐进行模拟,研究结果表明:搅拌罐由三个流动区域组成,分别是叶片循环区、近壁区和诱导锥形区。随着搅拌转速的增加,湍动能和固相速度增大,颗粒脉动加剧。颗粒密度对颗粒流动的影响很小,而液相粘度对颗粒运动有很大影响,随着液相粘度增大,湍动能和颗粒温度增大,罐内各个部分的混合程度接近。并且将模拟结果与Pianko-Oprych等人的实验值进行对比,验证了模型的正确性。其次对剪切稀化流体和固相在搅拌罐内的混合过程进行数值模拟,改变稠度系数和流性指数,模拟结果表明:搅

3、拌桨周围存在着对称的颗粒浓度较低的洞穴区,而外部区域流体运动速度较小形成停滞区。同时随着流性指数增大,颗粒轴向速度和湍动能均增大,并且流性指数对于叶片上方和下方的颗粒拟温度产生了相反的影响。随着稠度系数增大,罐内洞穴区的直径减小,颗粒速度和湍动能增大,在叶片循环区和近壁区颗粒拟温度增大,混合程度增强。相比于流性指数,稠度系数对湍动能的影响较小。