混合机内部流场的三维数值模拟毕业设计

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1、混合机内部流场的三维数值模拟毕业设计目录1绪论11.1混合机的概述11.2CFD技术的概述21.3混合过程中的CFD技术21.4国内外研究现状31.5CFD软件的概述32研究原理、内容和目的52.1CFD技术应用于混合机中的原理52.2研究内容52.3研究目的63　计算流体动力学基本理论73.1　计算流体动力学的发展73.2流体动力学控制方程83.2.1质量守恒方程83.2.2动量守恒方程93.2.3　能量方程113.2.4　控制方程的通用形式12733.3　湍流数值模拟理论133.3.1　湍流的基本方程143.

2、3.2　湍流数值模拟方法简介153.3.3　Reynolds应力模型163.3.4　涡粘模型174混合机内部流场的三维数值模拟214.1运用Gambit构建混合机的三维建模214.2混合机模型的网格划分224.3混合机的计算模型224.3.1混合模型224.3.2湍流模型234.3.3多相流模型234.4主要参数设置234.4.1流体介质234.4.2边界条件245基于FLUENT对混合机内部流场的计算结果与讨论分析255.1搅拌桨的形状对混合机内部流场特性的影响255.1.1利用FLUENT对混合机内部流场进行

3、模拟255.1.2模拟混合机内部流场的结果分析275.1.3结论29735.2搅拌桨的浸入深度对混合机内部流场特性的影响295.2.1利用FLUENT对混合机内部流场进行模拟295.2.2模拟混合机内部流场的结果分析325.2.3结论345.3搅拌桨的转速对混合机内部流场特性的影响345.3.1利用FLUENT对混合机内部流场进行模拟345.3.2模拟混合机内部流场的结果分析375.3.3结论386结论与展望406.1结论406.2展望41致谢42参考文献43附录A45附录B5773辽宁工程技术大学毕业设计（论文

4、）1绪论1.1混合机的概述混合机是利用机械力和重力等，将两种或两种以上物料均匀混合起来的机械，如图1-1所示。混合机可以将多种物料配合成均匀的混合物，如将水泥、砂、碎石和水混合成混凝土湿料等；还可以增加物料接触表面积，以促进化学反应；还能够加速物理变化，例如粒状溶质加入溶剂，通过混合机械的作用可加速溶解混匀。混合机的优势在于其特殊的工作原理，以及桶体结构的设计无死角，不污染物料，出料方便，清洗容易，操作简单等优点，混合时要求所有参与混合的物料均匀分布[1]。图1-1混合机实体图Fig.1-1Mixerentity

5、常用的混合机种类分为气体和低粘度液体混合机、中高粘度液体和膏状物混合机、热塑性物料混合机、粉状与粒状固体物料混合机四大类。气体和低黏度液体混合机的特点是结构简单，且无转动部件，维护检修量小，能耗低。这类混合机又分为气流搅拌、管道混合、射流混合和强制循环混合等四种；中、高黏度液体和膏状物的混合机：行星混合机、双行星混合机、双行星动力混合机、双行星双动力混合机73辽宁工程技术大学毕业设计（论文）、多功能混合机，这类混合机一般具有强的剪切作用；热塑性的物料混合机（捏合机）主要用于热塑性物料（如橡胶和塑料）与添加剂混合。

6、典型设备：捏合机、普通捏合机、真空捏合机、高温捏合机、螺杆挤出捏合机、硅橡胶捏合机、碳素捏合机；粉状、粒状固体物料混合机械多为间歇操作，也包括兼有混合和研磨作用的机械，典型设备：双螺旋锥形混合机、双螺旋混合机、双螺带混合机、无重力混合机、犁刀混合机、V型混合机。混合时要求所有参与混合的物料均匀分布。混合的程度分为理想混合、随机混合和完全不相混三种状态。各种物料在混合机械中的混合程度，当待混物料的比例、物理状态和特性，以及所用混合机械的类型和混合操作持续的时间等因素一定时，取决于搅拌浆的深度，搅拌桨的转速和搅拌叶片

7、的长度。1.2CFD技术的概述CFD(ComputationalFluidDynamics,即计算流体动力学,简称CFD)是进行传热、传质、动量传递及燃烧、多相流和化学反应研究的核心和重要技术,其主要用途是对流态进行数值模拟仿真计算，CFD技术广泛应用于航天设计、汽车设计、生物医学工业、化工处理工业、涡轮机设计、半导体设计、HAVC&R等诸多工程领域[2]。任何流体流动的规律都是由以下三个定律为基础：质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律。这些基本定律可由数学方程来描述，如Euler方程、N—S方程。采用数值计

8、算的方法，通过计算机来求解这些数学方程，研究流体的运动特性，得出流体运动空间内定常或者非定常流动规律，这一学科就是计算流体力学[3-6]。CFD技术具有成本低和能模拟较复杂或较理想的过程等优点，所以CFD技术一般都能推出多种优化的物理模型，如定常和非定常流动、层流和紊流、不可压缩和可压缩流动等。CFD软件之间可以方便地进行数值交换，并采用统一的前、后处理工具,这就省却了科