刚柔组合搅拌桨强化流体混合的流固耦合行为

传统刚性搅拌桨通过对流体的剪切作用实现能量的传递,而刚柔组合搅拌桨可通过其多体运动行为强化能量传递。基于搅拌桨桨叶与流体之间的耦合运动作用,结合ANSYS Workbench仿真平台,采用双向流固耦合方法,模拟计算了刚性搅拌桨与刚柔组合搅拌桨桨叶的等效应力和总变形量,研究了流场的宏观结构;并通过测定混合时间和计算搅拌桨功耗对比分析了两种不同搅拌体系的混合行为。结果表明:刚柔组合搅拌桨使体系的混合时间缩短了近32%,搅拌桨功耗下降了7%,其桨叶尖端的变形量是刚性搅拌桨的105倍,其应力比刚性搅拌桨增加了83%;与刚性搅拌桨相比,刚柔组合搅拌桨在流固耦合作用下对流体的作用力更大,能够更好地传递能量,增强流体运动,强化流体混合。

刚-柔组合搅拌桨强化流体混沌混合

合理设计搅拌反应器的桨叶,强化流体流动与混合行为,是实现流体高效、节能混合的重要手段。柔性体与刚性体组合,可设计出具有多体运动行为的刚-柔组合搅拌桨。结合PIV流场观测和CFD模拟,对比分析了刚性桨和刚-柔组合桨对流场结构及流体混沌混合行为的影响。结果表明,与刚性搅拌桨相比,刚-柔组合桨的柔性端强化能量传递,流体流速衰减速率降低25%,有利于搅拌桨输入能量在流场结构内的有效分配。传统刚性六凹叶和六直叶涡轮桨搅拌反应器内流体形成的流线结构具有明显的周期吸引子,其时均流场的分形维数分别为1.9046和1.9138。刚-柔组合六直叶涡轮桨搅拌反应器内流体流线呈明显的准周期性吸引子性质,其流场分形维数为1.9337,而刚-柔组合六凹叶涡轮桨搅拌反应器内流体流线具有典型的混沌吸引子性质,其流场分形维数为1.9545。刚-柔组合搅拌桨可改变流体流线的吸引子来调控流场的多尺度结构,强化流体混沌混合,实现高效节能操作。

刚柔组合搅拌桨增强混合澄清槽内流体宏观不稳定性

流体宏观不稳定性可以反映流体轴向能量和质量的传递行为。为揭示刚柔组合搅拌桨(简称柔性桨)作用下混合澄清槽中油水液-液两相非稳态流动规律,采用频谱分析和小波分析组合法研究混合澄清槽内宏观不稳定性,并进行模拟验证。研究表明,柔性桨在转速低于250 r·min-1时,流体宏观不稳定频率与转速呈线性关系,而转速超过250 r·min-1,流体因界面卷吸行为吸入空气,宏观不稳定频率谱图呈现功率谱带,流场结构呈多尺度结构特征,流体宏观不稳定频率消失,液-液混合体系出现明显的乳化现象。与刚性桨相比柔性桨能增强宏观不稳定性,提高流体混合效率,强化能量传递行为。计算模拟发现,柔性桨能明显提高桨叶的抽吸能力,增强流体轴向运动的行为,避免流体过度搅拌,有利于流体澄清。

双轴异桨组合搅拌器混合特性及传热性能研究

以聚合反应器中存在的传热、传质问题为研究背景，设计了双螺带－斜叶（４５°）双驱动变速组合型搅拌器。在实验室基础上，探讨了这一搅拌器的流型、功率消耗、混合特性和传热性能，为该组合桨的开发应用奠定了基础。通过实验研究得出功率准数、传热膜系数关联式；分析了影响混合时间和分隔指数的主要因素；同时根据剪切循环理论，确定了双桨的桨型配合、最佳转速匹配。

组合电磁搅拌对连铸大方坯内部质量的影响

结合包钢炼钢厂大方坯连铸机上进行的组合电磁搅拌的中试,设计了合理的组合电磁搅拌工艺参数,并分别对结晶器搅拌和组合电磁搅拌作用下铸坯的中心疏松和成分偏析情况进行了对比分析·试验结果表明,组合电磁搅拌工艺可以解决高碳钢连铸坯的中心疏松和成分偏析问题,铸坯中心发生集中缩孔的几率和指数降低·因此正确的连铸工艺和优化的组合电磁搅拌工艺对充分发挥电磁搅拌的作用、提高铸坯内部质量至关重要·

新型内外组合搅拌桨的开发及流场特性

提出一种适用介质粘度范围广的新型内外组合搅拌桨。利用计算流体力学和粒子图像测速技术对该搅拌桨产生的流场进行研究。考察不同工作介质、不同转速比情况下,带有新型内外组合桨的搅拌设备内的时均速度、速度变化率和剪切速率分布。结果表明:新型内外组合搅拌桨在各个方向产生的流动都比较剧烈,其径向速度和轴向速度的分布与内外桨转速比密切相关。采用新型内外组合桨改善了搅拌设备近壁区的流动状况,改善程度随着转速比的减小而增强,且对假塑性流体流动状况的改善优于牛顿流体。新型内外组合搅拌桨改善了整个搅拌设备内尤其是近壁区的剪切水平,并且改善程度随着转速比的减小而显著增大。

卧式组合搅拌槽内固液混合物多相流模拟分析

以油辣椒固液混合物料为研究对象,通过Eulerian多相流模型分析卧式组合搅拌槽内流体的宏观速度场、时均速度、密度场和各相体积分数的分布状况。模拟结果表明:螺带-直桨卧式组合搅拌槽对于多相流具有较佳的全局搅拌效果,螺旋桨叶迎流面和背流面周围较易形成峰值和谷值,紊流特性明显;搅拌槽两侧增设直叶桨,平均搅拌速度加大,搅拌死角得到改善;搅拌槽设置圆弧状底面,粘壁现象优化,搅拌均匀度提高。

过程工业双轴组合式搅拌器的开发及研究进展

鉴于传统的单一桨型搅拌器和单轴组合式搅拌器都具有一定的局限性,分析了开发双轴组合式搅拌器的必要性,并介绍了国内外该类型搅拌器的研究进展,概述了卧式和立式双轴组合式搅拌器的适用范围,最后对双轴组合式搅拌器的发展与应用前景进行了展望。

偏心组合桨搅拌槽内层流混合过程的数值模拟

目前,处理高黏流体和对剪切敏感介质的层流搅拌槽的报道并不多见。本文建立了描述双层组合桨搅拌槽内高黏非牛顿流体层流流动、混合过程的数学模型,利用Laminar模型、多重参考系法(MRF)和示踪剂浓度法对其流场特性、示踪剂扩散过程进行数值模拟,分析搅拌槽内轴向速度曲线、示踪剂浓度响应曲线和混合时间。结果表明:中心搅拌中间面将介质阻隔在各自的半层内运动,偏心搅拌介质作全局运动,轴向混合能力突出;转轴中心搅拌依靠上下半层浓度差的增大向下扩散,转轴偏心搅拌通过不对称结构扩散示踪剂,叶轮相对转轴偏心搅拌则利用叶片的不对称分布;距离加料点较近和较远的监测点浓度响应曲线因振荡和调整,混合时间较长,处于中间面的监测点拥有最短的混合时间。

新型内外组合桨搅拌湍流场的PIV测量和CFD模拟

利用PIV和CFD技术研究了湍流域内带有新型内外组合桨的搅拌设备内的流场。考察了不同转速比条件下,该搅拌桨产生的宏观流动场和湍动能分布。结果表明:在湍流域内,外桨搅拌行为的介入使得搅拌设备内流场的局部细节发生变化,但宏观流场结构不变。新型内外组合搅拌桨改善了搅拌罐内,尤其是罐体边壁区、罐底以及两内桨中间区域液体的湍动程度。当转速比较低时,有利于快速反应中介质的快速混合。

刚柔组合搅拌反应器强化流体混合数值模拟

为了确定搅拌反应器内的流场结构特征以助于混合过程的定向调控,采用数值模拟的方法对比研究了刚性搅拌桨反应器和刚柔组合搅拌桨反应器内的流场结构。分别从搅拌槽内轴向速度分布、速度场、尾涡结构和湍动能分布等方面阐述刚柔组合搅拌桨对流体混合的强化作用,同时考察了桨型、转速、桨叶直径及搅拌桨安装离底高度对流场的影响。结果表明:与刚性搅拌桨体系相比,刚柔组合搅拌桨体系中流体轴向速度、高速流动区域体积、湍动能和尾涡结构都更大。更高的转速及更大的搅拌桨直径均有利于流体混合,过高或过低的安装离底高度均不利于搅拌槽内流体混合。总体而言,与刚性桨相比,刚柔组合桨对流体混合有明显的强化作用。

水泥搅拌桩与锚杆组合支护结构的力学参数研究

水泥搅拌桩——锚杆组合支护结构是一种新型的组合支护结构,笔者采用有限元方法进行各相关力学参数研究,分析了该组合支护结构的受力特性及变形性态。通过计算结果与实测数据的比较,表明本文所得结论对该组合支护结构的应用有一定的指导价值。

混凝土组合搅拌站在隧道施工中的应用

结合铁路隧道混凝土施工 ,叙述与归纳了混凝土组合搅拌站的选型、配置、安装、使用等情况 ,对铁路施工和其它混凝土施工现场的设备设置有一定的指导作用。

搅拌桨组合的构型对螺旋霉素发酵合成的影响

通过对三种不同构型的搅拌桨在70m3发酵罐螺旋霉素发酵过程的应用设计研究,发现不同的搅拌构型对螺旋霉素发酵的影响作用不同。混合式搅拌桨传质能力强、混合效果好、搅拌剪切温和,有利于螺旋霉素产生菌的生长和产物的合成,螺旋霉素平均放罐效价较径向流组合搅拌桨提高了11.1%。

混凝土组合搅拌站在隧道施工中的应用

文章结合铁路隧道混凝土施工,叙述并归纳了混凝土组合搅拌站的选型、配置、安装及使用等情况,对铁路施工和其它混凝土施工现场的设备设置具有一定的指导作用.

如何使用组合搅拌器实现高效节能

说明了正确使用组合搅拌器的必要性,阐述了如何从搅拌桨、搅拌介质和搅拌桨的工作环境等三个方面对组合搅拌系统进行最优组合匹配的问题。

多叶片组合式搅拌桨釜内流动特性和混合性能研究

开发可适用于较宽黏度范围的搅拌桨,强化釜内的流体流动和混合过程对于搅拌釜的节能增效具有重要的意义。实验与数值模拟相结合,在大涡模拟层面研究了多叶片组合式搅拌桨(MBC桨)从层流到湍流状态下,釜内的功率特性、流场分布、湍流特性和混合性能。结果表明:预测的功率曲线与实验结果一致;层流状态下釜内以切向流动为主,随着Reynolds数(Re)的增大,釜内轴向和径向流动逐渐增强,当Re达到486时,速度场分布与湍流状态下基本一致;在相同的能耗水平下,MBC桨对高黏度流体的混合性能优于商业Maxblend桨。桨叶的分散组合布置,强化了釜内的轴向和径向流动,使得MBC搅拌桨在从过渡流到湍流状态下均可实现较大的轴径向流动,湍动能分布较为均匀,混合过程显著加快。

组合式搅拌器对疏水缔合聚合物溶解特性的影响

机械搅拌是目前加速疏水缔合聚合物溶解熟化所广泛采用的一种方法。然而,聚合物溶解是一个从多相到单相、从低黏到高黏的变化过程,单一搅拌器用于聚合物的溶解过程存在诸多的问题。本文采用适用中低黏度的翼型搅拌器(KCX)和适用高黏度的锚框式搅拌器(MS)的组合,通过实验研究了翼型搅拌器不同操作方式(上翻或下压)和锚框式搅拌器不同转速等操作工况对聚合物溶解熟化过程中的作用,并将翼型搅拌器功率的实验数据与数值模拟的结果进行了比较。研究结果表明:翼型和锚框式搅拌器在聚合物不同的溶解熟化过程中其作用是不一样的;双搅拌器的同向运行可以促进罐内的流动和整体循环,加速聚合物的溶解和熟化;采用翼型搅拌器下压操作(KCXD)与MS搅拌器同向运转操作方式最利于聚合物的溶解和熟化。

双叶片组合式搅拌器搅拌特性的实验研究

在水和羧甲基纤维素(CMC)水溶液中,对双叶片组合式搅拌器及国内4种搪玻璃搅拌器进行了实验研究,考察了桨形、转速及物料对各种搅拌器搅拌功率和混合时间的影响。实验表明,综合考虑搅拌功率和混合时间,双叶片组合式搅拌器在这两种介质中的混合效率最高。

水泥搅拌桩与土钉墙组合支护在软土基坑中的应用

结合福建典型的一个软土基坑中水泥搅拌桩与土钉墙组合支护的成功案例,探讨水泥搅拌桩与土钉墙组合支护在软土基坑中的作用机理及应用。研究结果表明,水泥搅拌桩与土钉墙组合支护技术可充分发挥基本型土钉墙以及水泥土搅拌桩的优点,克服单一使用的不足,结果可为类似软土基坑工程提供参考。