基于流固耦合的错位桨搅拌假塑性流体动力学特性

基于ANSYS Workbench分析平台,采用双向流固耦合计算方法,对错位六弯叶搅拌器(6PBT)和六弯叶搅拌器(6BT)的动力学特征进行了对比分析,根据桨叶与流体之间相互耦合运动特性,探讨了宏观流场的结构和搅拌功耗特性,分析了桨叶的变形和等效应力分布,并对6PBT桨在静态和预应力状态下的模态进行了对比研究。结果表明:同6BT桨相比,6PBT桨叶端部变形量增加了8%,端部应力提高了61%,而根部应力降低了6.7%,应力沿径向呈均匀化分布,这表明错位桨对流体的作用力更大,能够更快地传递能量,同时桨叶强度也得到相应提高;6PBT桨的静模态与预应力模态振型分布一致,在施加预应力后模态频率无明显改变,说明桨叶流场的流固耦合作用和预应力对桨叶模态的影响不大;随转速的增大,6PBT桨的节能效果显现,体现出错位桨的优势。

基于双向流固耦合的错位六弯叶桨搅拌特性

基于ANSYS Workbench分析平台,采用双向流固耦合计算方法,对六弯叶桨(6BT)和错位六弯叶桨(6PBT)搅拌性能进行了对比分析,根据桨叶与流体之间相互耦合运动特性,考察了桨叶的等效应力和变形量的分布,探讨了流场结构对混合效率的影响。结果表明:速度矢量的计算值与PIV实验值吻合较好,基于双向流固耦合计算模型的数据结果可靠;同6BT桨相比,6PBT桨叶端部应力提高了51%,根部应力降低了22.2%,应力分布更趋均匀化,可有效提高桨叶强度,增强能量传递,而总变形量与6BT桨基本相同;6PBT桨能够产生不对称流场结构,混合时间明显降低,混合效率显著提高,其中6PBT桨的单位体积混合能只有6BT桨48%,体现出错位桨的优越性,这可为搅拌器的优化设计提供理论参考。

旋风除尘器切向矩形开孔部位的应力分析与强度评定

利用有限元软件ANSYS Workbench对切向矩形开孔旋风除尘器的受力进行研究,分析比较了矩形接管未经加强和矩形接管经加强筋加强后两种情况下开孔接管部位的应力分布以及变形情况,并采用线处理法对应力进行均匀化和当量线性化处理,依据JB 4732—1995进行应力分类和校核。结果表明:经加强筋加强后的旋风除尘器在开孔接管部位的变形明显减小,应力分布更加均匀;与未加强结构相比,最大等效应力由609.75 MPa降为434.6 MPa,有效降低了应力集中程度,结构强度得以提高,可满足强度要求。研究中,加强筋的设置方式能有效提高矩形开孔接管部位的结构强度,可为压力容器切向矩形开孔结构的加强设计提供参考。

错位六弯叶桨搅拌假塑性流体流场特性数值模拟

利用计算流体力学方法,以质量分数为1.25%假塑性流体黄原胶水溶液为研究对象,分别对错位六弯叶桨和六弯叶桨的搅拌流场特性进行了数值模拟,并做了对比分析,探讨了流场结构和时均速度分布的变化。数值模拟及分析结果表明,错位桨流场呈现不对称结构形式,从而可有效消除混合隔离区,提高混合效率;错位桨在径向速度和轴向速度分布方面均优于六弯叶桨,其速度峰值明显提高,搅动范围也显著增大,体现出了错位六弯叶桨的优势,是一种值得推广的搅拌器形式。