基于CFD的双层混合涡轮式搅拌器优化

为了解决50 L通用型液体发酵罐搅拌器组合选型多而复杂的问题,课题组设计了8种符合小型发酵罐需求的双层搅拌器组合。采用CFD软件FLUENT,选取κ-ε方程湍流模型对发酵罐进行数值模拟,计算方法采用有限体积法离散守恒方程,压力-速度耦合使用SIMPLE算法,差分格式采用二阶迎风进行收敛;通过对发酵罐内流场的速度云图、矢量图、速度分布曲线、搅拌功率等进行对比分析,研究不同搅拌器组合搅拌过程中液相混合效果;选取混合效果较优的搅拌器组合,进行气、液两相混合验证。结果表明:上层为斜叶圆盘式搅拌桨、下层为直叶圆盘式搅拌桨组合发酵罐搅拌时效果较为理想,且罐内最高速度能达到0.28 m/s,搅拌功率仅为5.63 W。模拟结果为发酵罐搅拌器组合的设计与选型提供了重要的参考。