基于Fluent的搅拌流场模拟研究

使用Fluent对某钢厂KR脱硫搅拌工艺过程进行数值模拟,研究桨叶长度、搅拌头插入深度及转速对搅拌效果的影响。结果表明,尺寸为2B=1 300mm的长浆叶搅拌头搅拌效果较好,搅拌头插入深度为液面下800mm左右较为适宜,搅拌头转速以80～120r/min为宜。

非牛顿流体搅拌流场的数值模拟研究进展

对非牛顿流体搅拌流场数值模拟过程中的控制方程、旋转桨叶的处理以及数值计算方法三个方面进行了综合论述。阐述了广义牛顿流体模型形式简单、计算量低,在非牛顿流体搅拌流场数值模拟过程中应用广泛;黏弹性流体本构方程具有高度的非线性,采用计算流体力学(CFD)方法对其搅拌流场进行数值模拟难度较高,目前仍处于起步阶段;通过合理简化黏弹性流体本构方程以及采用恰当的数值离散方法,有助于在黏弹性流体的搅拌流场数值模拟中取得进展。

激光测速技术及其在化工搅拌流场测量中的应用

介绍了激光测速技术基本原理 ,比较分析LDA、PDPA、PIV 3种代表性激光测速技术的技术进展和应用范围 ,针对它们在化工搅拌流场测量应用进行了综述 ,并介绍了激光测速技术在搅拌系统计算流体力学(CFD)模拟中的应用。激光测速技术与CFD的结合将是未来搅拌系统优化与设计的必然趋势。

搅拌器搅拌流场的三维数值模拟

将CFD技术应用于搅拌器搅拌流场的分析,基于Navier-Stokes方程和标准k-e紊流模型,求解搅拌器的湍流场,数值模拟的结果对搅拌器水力优化设计具有指导意义。

用激光测速技术测定搅拌流场的实验研究

总结了用二维激光测速系统测定三维搅拌流场的实验技术调试方法，分析了可能产生实验误差的影响因素，并介绍了实验数据的微机处理系统。

基于FLUENT的潜水搅拌器搅拌流场分析

对于潜水搅拌器的搅拌流场,采用基于雷诺时均方程和标准k-ε方程的湍流模型,以及贴体坐标和交错网格系统对N-S方程用有限体积法进行离散,采用交错网格存放变量,用SIMPLEC算法求解N-S方程,应用Fluent软件对三维不可压湍流搅拌流场进行数值模拟。结果表明:搅拌器叶轮运行时产生旋向射流,中心速度较快,向外做扩展运动,利用体积流来输送液体。通过调整潜水搅拌器的安装深度和改变搅拌器叶轮的重要设计参数轮毂比的大小,对所得到的模拟结果进行对比分析,提出优化的安装和设计方案。

基于搅拌流场分析的潜水搅拌器优化设计及工程应用

潜水搅拌器作为主要的污水处理设备,其搅拌和推流的效果对污水的处理质量有着重要影响。对于潜水搅拌器的搅拌流场,应用k-ε湍流模型来封闭运动方程,采用贴体坐标变换技术,利用Fluent软件对该复杂流场进行求解。结果表明:搅拌器叶轮运行时产生旋向射流,按照类似椭圆形的等速度线向前推进,中心速度较快,向外做扩展运动,利用体积流来输送液体。并通过改变搅拌器叶轮的设计参数,对模拟结果进行对比分析,提出优化设计方案,现场运行效果良好,效益显著。

加压浸出釜搅拌流场及内附件强度分析

加压浸出釜是湿法冶金行业的重要设备,釜内的流场状态和内附件强度是设备使用的关键.采用计算流体动力学(CFD)方法分析了单个隔舱内流场状态及卧式竖轴搅拌效果,并计算作用于隔板与挡板搅拌冲力.以搅拌冲力和液体静压力作为载荷条件,使用有限元方法计算隔板与挡板的应力及变形分布,从而确定釜内附件结构和尺寸,为加压釜的设计、制造和使用提供了理论依据.

高粘度流体二维搅拌流场

用有限元法求解二维搅拌流动的Navier-Stokes方程。采用极坐标系,引用罚函数法处理流体不可压缩条件,并消去压力项,成功地计算了锚式桨搅拌槽二维流场的速度分布、流型以及剪切率分布。计算的流型与实验拍摄的结果符合良好,还对不同Re数下的搅拌流场进行了数值模拟,并描述了典型Re数下的计算结果及Re数对流场的影响。

桶外搅拌混合器搅拌流场仿真分析

通过对比搅拌容器的不同直径、不同的桨叶结构以及搅拌转速等参数,利用多相流模型进行搅拌器内部流场仿真分析,以获得并优化搅拌混合器的搅拌效果,为设备设计及操作提供参考。结果表明,桶径选取900 mm、搅拌转速140~150 r/min;桨叶选用S型混合结构,且直桨段及S桨段选用适宜的倾角可兼顾排出性能、剪切性能、混合性能,并有较低的最高液面高度及较优的搅拌效果;随着下料速度的增加,水泥的混合性能会逐渐变差。

桨叶式搅拌槽内部流场数值模拟及PIV试验

对搅拌槽内的混合过程进行了三维数值模拟,采用多重参考系法(MRF)以及标准k-ε模型,分析了搅拌槽内液体的流动情况.为了了解采用的叶轮模型能否有效地搅拌液体,分析了搅拌槽内垂直面和水平面的速度分布情况.运用PIV技术对搅拌槽内的真实流动情况进行了研究和探讨.通过比较搅拌槽液面、叶轮排放区、叶轮流入区以及槽底的速度分布与数值模拟速度分布之间的差异,发现数值模拟和试验所反映的轴向速度增减趋势相同,但最大速度点的差别有所不同:模拟值和试验值在池底基本吻合,在叶轮排放区和流入区分别相差12.8%和14.2%,在池面相差较大.这肯定了数值模拟对试验研究的预测作用,可为搅拌器的选型和设计提供参考.

椭圆底封头十字形挡板搅拌釜内流场研究

以底部椭圆形封头十字形挡板搅拌反应釜为研究对象,采用Fluent软件分析搅拌桨流型、离底高度、直径、底部加装挡板及其高度和长度对该搅拌釜内流场的影响,利用标准k-ε湍流模型对其在单相流体水中产生的流场进行模拟。开展搅拌轴转矩的试验研究,并与模拟值进行对比。研究表明,径向流搅拌桨更适合于底部加装挡板搅拌釜流场的研究。与六直叶圆盘涡轮搅拌桨相比,六直叶开启涡轮搅拌桨更有利于反应釜内物料的悬浮及混合。搅拌桨离底高度取0.7倍液面高比0.6倍更合适。搅拌桨直径越大,轴向速度越大,反应釜中心部位形成的螺旋向上轴向流越明显。在十字形挡板高度或长度固定时,搅拌桨下部区域中心部位的轴向速度比其他部位大,搅拌釜内上桨、下桨叶区将形成一个循环。同等条件下,随着搅拌转速不断增大,搅拌轴转矩随之增大。搅拌轴转矩的模拟值与试验值的相对误差在10%左右,两者具有很好的一致性。

基于Fluent的搅拌器三维流场数值模拟及其实验研究

利用Fluent软件对搅拌器搅拌过程进行单相(水)三维数值模拟,研究3种不同类型桨叶在不同搅拌速度和有无挡板条件下搅拌器的搅拌特性,并用搅拌实验结果验证了数值模拟的合理性。同时,搅拌器单相流场数值模拟结果为搅拌器放大提供了充分的理论依据,为搅拌器的优化设计奠定基础。通过理论研究与实验验证相结合的方法,分析了影响搅拌性能的因素,减少了实验时间和成本,对搅拌器的实践工程应用有指导性意义。

改进型INTER-MIG桨搅拌槽内流场的PIV实验研究

针对二维粒子图像测速技术(particle image velocimetry,PIV)的局限性,利用三维粒子成像测速技术(PIV)对改进型INTER-MIG桨搅拌槽流的轴向速度、径向速度、切向速度的分布进行研究,介绍了三维PIV系统的结构组成,再利用二维PIV对流场进行流线分析。结果表明:无挡板时,槽内的流体受到了较强的剪切作用,而轴向速度与径向速度相对较小,整体的混合效果较差;有挡板时,流体的轴向和径向速度明显提高,增加了流体湍动效应。挡板破坏了流体内部的有序流动,桨叶前端的涡流也明显减弱。

三叶后掠式搅拌器的流场试验研究

专门探讨一种测量搅拌流场的新技术──应用三维激光测速仪系统，对三叶后掠式搅拌器形成的流场进行测量，得到平均速度、湍流度、相关系数及雷诺应力等各力学量与相位角度之间的对应分布结果。并利用计算机软件对试验数据进行分析处理，获得流场速度分布曲线、流场矢量图、流场流线图，从而完成对三叶后掠式搅拌器流场的非常直观的描述。

基于响应面法的脱硫搅拌器工艺参数优化

以四叶搅拌喷吹复合脱硫搅拌器为研究对象,通过调整搅拌转速、插入深度和喷嘴通气流量等工艺参数,优化搅拌流场速度。基于响应面法进行试验方案设计,获得了对流场速度具有显著影响的因素,并采用正交试验交互作用因素验证了响应面模型的正确性。试验模拟结果表明:脱硫搅拌器搅拌流场最优的工艺参数为搅拌转速170 r/min、插入深度400 mm、喷嘴通气流量4.408 m^(3)/h,此时模型预测流场速度值为0.536 m/s;插入深度较搅拌转速和喷嘴通气流量对搅拌流场速度有更显著影响。

带有前置搅拌装置污水泵的流动特性研究

针对污水池清淤问题,在一潜水排污泵进口处设置一搅拌装置,研究带有前置搅拌装置污水泵在污水池中的流动特性。研究表明,基于CFD计算的污水泵外特性结果与试验结果基本吻合,数值模拟结果具有较好精度;对比无前置搅拌装置的潜水排污泵,发现装有搅拌装置后泵的轴功率升高,效率下降;对整个污水池系统的流场进行分析,发现污水池内出现旋涡及附壁效应,说明泵前设置搅拌装置有利于池底清淤;固相颗粒主要聚集于叶轮流道中下游及蜗壳周边壁面处,叶片工作面的进口、出口以及叶片背面中间部位磨损稍微严重,而叶片流道中间部位及靠近叶片背面出口处的磨损相对轻微。

用CFD模拟分析单层、双层搅拌桨叶对搅拌效果的影响

搅拌器被广泛应用于许多工业工程中,文章应用商业计算流体软件Fluent对搅拌槽内的混合过程进行三维数值模拟,采用多重参考系法(MRF)及标准模型。通过对搅拌流场、固液浓度比以及功率因数等方面的分析,来判断安装单层、双层搅拌桨叶对搅拌混合的影响。

挡板改善KR法脱硫搅拌效果的数值分析

为了改善KR法脱硫搅拌效果,本文在铁水罐内添加控流装置,并应用Fluent软件,采用VOF模型对罐内的搅拌流场进行了数值分析,研究了挡板的布置方式、数量与宽度对流场特性的影响。结果表明,铁水罐内设置挡板能够抑制中心漩涡的形成,扩大脱硫剂颗粒在罐内的分散区域;布置4块高度为铁水罐高度1/2、宽度为铁水罐直径1/10的短挡板时,罐内的强制涡流区基本消除,铁水罐底部仍保持较快的流场速度,搅拌效果最佳。

行星搅拌器数值模拟与桨型分析

对用于高黏度浆料搅拌的某型号三桨行星搅拌器进行数值模拟和桨型研究,通过螺距的变化改变桨型得到另外2个方案。对3个方案分别进行了仿真模拟,从流场分布、速度分布、扭矩、功率等维度进行对比。结果表明:增大螺距,桨型更接近框式,搅拌器排出和切向循环能力增强,轴向循环能力减弱,搅拌扭矩和功率增大;减小螺距,桨型更接近螺带式,搅拌器轴向循环能力增强,排出和切向循环能力减弱,搅拌扭矩和功率减小。适中的螺距和桨型,有利于提升行星搅拌器的复合搅拌效果。