基于Fluent法餐厨基质搅拌过程模拟及混合效果研究

研究搅拌装置中餐厨基质的高效混合问题有助于促进餐厨垃圾减量化处理及其资源化利用、提高生物质饲料质量、推动绿色技术发展。利用Fluent法采用VOF模型探究对餐厨基质搅拌过程中的流体力学分析,通过对不同搅拌参数和餐厨基质物性参数下搅拌装置内部流场的变化进行了数值模拟分析。研究表明,通过增大搅拌装置的转速使得流场的速度和湍流动能的分布稳定,降低餐厨基质的密度在500~1500 kg/m^(3),解决基料集聚和分层问题,餐厨基质的黏度在1~4 Pa·s范围内,提高搅拌的均匀度,使得餐厨基质的搅拌混合效果更好,为专用餐厨基质搅拌机设计提供一定的理论依据。

叶片排列角度对三螺旋静态混合器混合效果的影响

三螺旋结构静态混合器是一种新型的多螺旋流道静态混合器,其扭旋元件能够将混合管内流体分成多股支流,产生相反的螺旋流动,促进流体混合,为探究每个扭旋元件相邻叶片的排列角度对混合效果的影响规律,利用计算流体力学(CFD)中的Fluent软件,在低雷诺数状态下,对5种静态混合器进行数值模拟。结果表明,在低雷诺数状态下,每个扭旋元件相邻叶片间夹角θ在0°~60°范围内变化时,叶片对流体的切割、分流作用不同,随着θ的减小,混合效果增强;流体流经θ=0°的静态混合器3个扭旋元件时,分离强度下降至0.073,达到较好的混合效果;当θ=0°~30°时,静态混合器能耗随着θ增大而降低,当θ=30°~60°时,静态混合器能耗变化较小。

射流位置对碳化反应器混合效果影响的数值模拟分析

为探究射流器结构参数对碳化反应器混合效果的影响,基于CFD(计算流体力学)数值模拟的方法,采用ANSYS模拟软件对比研究了制备碱式碳酸镁的新型射流碳化反应器不同射流位置对混合效果的影响规律。对室温下通入速度为2 m/s的二氧化碳气体及氢氧化镁浆料的射流反应器进行了二维瞬态模拟,并对不同射流位置下的二氧化碳和氢氧化镁浆料速度、浓度分布及反应器腔内流场分布情况进行了对比研究。模拟结果表明,射流在混合腔的速度最大,气液剧烈混合,物料由扩散腔射出后,在反应器内以低于20 m/s的速度均匀混合,在射流位置为1/2H至1/5H范围内,随着射流位置降低,速度亏损最小为1.2%,射流效果更稳定,浆料和气体混合更充分。此外,射流位置对于腔内浆料的浓度有明显影响,当射流位置为1/2H时,浆料和气体浓度比接近1∶1,物料混合效果较好。该模拟优化结果能够为碱式碳酸镁射流碳化反应器的优化设计提供理论依据。

轴-径组合结构倾角参数对干法制备氮化硅颗粒混合效果的影响

针对干法制粒氮化硅室内混合效果不佳、颗粒球形度较差等问题,研究了开启涡轮式轴-径组合结构倾角参数对干法制备氮化硅颗粒混合效果的影响,建立了欧拉-欧拉气固两相流数学模型并简化轴-径组合结构制粒室物理模型,采用计算流体力学方法分析了轴向结构在不同倾斜角度下制粒室内氮化硅颗粒的体积分布与速度场,通过实验检测了氮化硅颗粒球形度,从侧面验证了数值模拟结果的准确性。数值模拟结果表明,当倾角为45°时,氮化硅颗粒体积分数处于0.3~0.7之间(占比28%),相比于倾角为30°、60°时,有较好的循环流动性,混合效果最佳。实验结果证实,当轴-径组合结构倾角为45°时,氮化硅颗粒平均球形度最佳为0.72,能够有效提高氮化硅颗粒混合效果。

新型螺带桨叶结构对颗粒混合效果的影响

为提高立式锥形混合机的颗粒混合效果,设计一种新型错位断带式螺带桨叶结构;通过数值模拟方法研究错位断带式和连续式2种螺带桨叶结构的颗粒混合过程,并探讨错位断带式螺带叶片上、下层叶片的错位距离、错位高度和螺距比对混合效果的影响;通过实验验证模拟结果的正确性。结果表明:根据实验结果计算得出的错位断带式和连续式螺带桨叶结构的混合机内颗粒的平均混合指数分别为0.922、0.861,根据模拟结果计算得出的平均混合指数分别为0.985、0.941,实验结果比模拟结果偏低,错位断带式螺带桨叶结构的混合效果更佳;错位断带式螺带桨叶结构能够增强颗粒的对流过程,能提升颗粒的混合效果;增加错位距离对混合效果没有明显的影响;当错位高度为30、60、90 mm时,在混合时间为7、7、8 s时就全部达到颗粒的完全混合;当螺距比为1时,混合效果最好。

内置翼片管式静态混合器混合效果的大涡模拟

采用大涡模拟方法对内置翼片管式静态混合器内部的流场和浓度场进行了研究,对比了3种不同结构尺寸的翼片的混合效果和沿混合器轴线的压力损失.数值模拟结果表明小翼片的压力损失最小(ξs=0.52),但混合效果最差;长翼片的混合效果略好于大翼片,但其压力损失仅为大翼片的67%(ξl=2.31,ξb=3.41).同时还发现,在长翼片背后可形成两个逆向旋转的大涡,使混合器中心区域速度梯度增大,剪切作用明显,湍流强度增强.该流场结构能有效地驱使混合器中心高浓度流体流向壁面,从而增大高浓度流体和低浓度流体的接触面积,改善混合条件,故长翼片是一种值得推广使用的翼片结构形式.

数码转杯纺混色纱中有色纤维混合效果分析

为探究数码转杯纺混色纱中纤维混合比例与喂入位置对纤维混合程度的影响,纺制5种纯棉混色纱,制作纱线横截面切片,计算汉密尔顿指数,并结合纱线的纵横向微观结构及织物的外观效应,多方位分析数码转杯纺成纱中纤维混合特征。结果显示:各组分混合比例和其喂入位置对数码转杯纺纯棉混色纱中的纤维转移分布规律无显著影响,各有色纤维的汉密尔顿指数在-25%~25%范围内呈正态分布;表层纤维在纱线纵向不同位置的实际混纺比并不严格一致,纤维的实际含量在设计含量±10%的范围内变化,这种纤维转移特征使纱线及其织物表面呈现出斑斓的梦幻色彩。

提高磨料水射流磨料混合效果的探讨

磨料水射流的性能主要取决于磨料颗粒的冲击速度。本文分析了后混合磨料水射流中磨料颗粒与水混合效果差、磨 料颗粒速度低的原因,提出了四种新的混合方式,并从机理上进行了阐述。

液体在线混合室混合效果的数值模拟

本文根据液体在线混合室的两种不同结构归纳出两种入口界条件，相应获得二维和三维物理模型，应用有限差分法对其混合效果分别作了数值模拟。研究结果表明：设计液体在线混合室时，为了达到最佳混合效果，应使得浓度梯度与速度梯度方向一致，即让两种液体的入口管在同一根轴线上。

静态混合器混合效果的检测方法

阐述了应用可视化实验装置，采用示踪粒子流场可视化技术和数字图像处理技术，对静态混合器混合效果进行检测的实验方法，即首先在待混合的流体中插入适量的示踪粒子，随后用照相机采集示踪粒子分布图像，再用计算机对图像作LUT变换处理，最后用混合均匀度指标对混合效果作定量评价。石油化工生产中聚合物混合器混合效果检测的实践表明，用这种方法所得检测结果直观、准确、可靠，操作简便易行。

啮合异向双螺杆挤出机中捏合块元件对PE-HD/PS不相容体系混合效果的研究

在常规啮合异向双螺杆挤出机上引入不同错列角和不同捏合盘厚度的捏合块元件,将其用于高密度聚乙烯/聚苯乙烯(PE-HD/PS)不相容体系的混合,观察混合体系的相态并分析分散相的粒径。结果表明,增加捏合块元件后啮合异向双螺杆挤出机的分散混合能力得到了提高;捏合块的错列角和捏合盘的厚度对PE-HD/PS不相容体系分散相PS的重均粒径和粒径分布指数有较大影响。

加工工序对配方烟丝混合效果的影响

以CO2膨胀烟丝作为示踪物探索建立了一种以示踪物的均匀性评价配方烟丝混合效果的方法,并利用该方法研究了不同加工工序烟丝混合效果的变化规律。结果表明:从一级混配柜出口到卷烟机出口,配方烟丝中膨胀烟丝含量的标准偏差从2.139%降低到0.483%,烟丝混合均匀度明显提高;其中加香机和卷烟机的方差降低指数分别为5.389和6.387,其混合能力明显高于其他加工环节,而风送环节烟丝混合的均匀度有所降低。

喷射装置导管对大缸径气体燃料发动机缸内混合效果的影响

在喷射装置出口加装导管,将燃气分别导向大缸径多点电喷气体燃料发动机的螺旋进气道和切向进气道,建立了联合喷射装置内部流动区域的发动机瞬态CFD计算模型,分析了导管位置对缸内掺混过程的影响。研究结果表明:对于该切向气道、螺旋气道的组合进气道,进气冲程在缸内靠近缸盖截面上产生了干涉涡流,对于螺旋气道喷射方案,燃气向气缸中心靠近,压缩末了时刻燃气集中在缸盖附近;而对于切向气道喷射方案,燃气冲向活塞顶,压缩末了时刻燃气集中在活塞顶附近。点火时刻的混合效果从优到劣依次为螺旋气道喷射方案、无导管喷射方案、切向气道喷射方案。

加氢空冷器入口静态混合器混合效果数值分析

采用Fluent软件中的Mixture模型和标准湍流模型,对加氢空冷器入口管道系统孔板式静态混合器的混合效果及其影响因素进行了数值分析。结果表明:多相流在流经静态混合器时,会形成反向的涡流,增强流体径向间的扩散。在现场实际工况下,混合效果的持续距离约为5.8 m。当流速处于2～4 m/s内,提高流速,混合效果明显增强。当流速高于6 m/s时,混合器的有效作用距离趋于稳定,对流速的变化不再敏感;当静态混合器的长径比为3.04、混合器管径与孔板直径的比值约为3.83、孔板倒角为45°时,混合效果最佳。

应用图像处理技术评定聚合物混合效果的研究

介绍用图像分析法评定聚合物混合效果。采用“象素的分布作为混合的度量”,适合于各种混合装置的混合性能评定,是混合效果评定方法中一个新的探索。

图象处理技术在混合效果分析中的应用

运用混合理论和计算机图象处理技术开发一个实用的混合效果评定软件,该软件主要包括图象处理和图象分析。图象处理可以改善图象的主观观察效果;图象分析可对混合效果量化。以普通螺杆、球窝型动态混合器、条槽型动态混合器分别进行混合实验,以目标数、图象重心、目标复杂度及方差为准则,评定其混合效果。结果表明球窝混合器的混合效果最好。

稠油掺稀井下混合器结构设计与混合效果分析

针对稠油掺稀降黏开采过程中稠油与稀油混合不均匀的问题,设计了一种新型混合器,采用一个涡轮式叶轮和折叶式叶轮组合的方式,并且通过键与轴连接,两个叶轮一起联动。采用FLUENT 6DOF模型,对混合器的混合效果进行了仿真分析,从叶轮旋转速度、稀油体积分数、涡旋性3个方面进行评价。结果表明,新型混合器虽然旋转速度有所下降,但是稀油分布更加均匀,具有更强的涡旋速度,说明新型混合器比现有混合器具有更好的混合效果。

环锭纺及转杯纺和喷气涡流纺混色纱的纤维混合效果研究

为研究环锭纺、转杯纺和喷气涡流纺3种不同成纱方法对混色纱中各色纤维混合效果的影响,分别使用3种成纱方法、2种条混方式(1道并条工序、3道并条工序)纺制6种混色纱,并制作6种混色纱的横截面切片样本,通过计算汉密尔顿指数,表征混色纱中各色纤维径向分布的均匀程度,分析不同成纱方法的纤维混合规律;同时测试6种混色纱的成纱性能,分析不同成纱方法混色纱的成纱质量。结果表明:转杯纺混色纱纤维混合效果优于环锭纺和喷气涡流纺,环锭纺次之,喷气涡流纺纤维混合最不均匀;经过3道并条工序的混色纱纤维混合效果优于经过1道并条工序的混色纱;环锭纺混色纱的强度最高,喷气涡流纺混色纱的毛羽最少。

射流泵内置翼片参数混合效果及流场数值模拟

为增强射流泵两相及多相流体混合程度,提出在射流泵内部喉管中内置固定形状翼片,并通过数值模拟,采取正交试验法,探究不同流量比下翼片大小、翼片排数、翼片间距及首翼片距喉管入口距离对射流泵混合效果、效率及内部流场的影响。结果表明:内置翼片整体可提升射流泵混合程度,最高可将出口处不均匀系数由0.2534降低至0.0743;流量比的变化易导致翼片参数各水平对混合效果影响趋势发生变化;混合效果与效率并非不可兼得,存在部分模型在不降低效率的同时提高两相流体的混合程度;基于分析结果预测其各参数最优搭配方案。对射流泵内部流场分析及结构优化,提高混合效果具有一定的参考价值。

注聚用静态混合器混合效果的可视化检测

针对注聚合物用静态混合器混合效果的现行测试方法的不足，将流动可视化技术应用于混合器混合效果的在线检测，开发出一套有较强通用性的测试系统。该系统的原理是采用示踪粒子法将混合器出口处的浓度场转换为可见的粒子分布图像，由此分析评判混合效果的好坏。系统由测试台柴、激光扫频片光源和图像采集与处理装置三部分组成。介绍了具体测试方法，给出了检测实例，并对实测结果进行了分析。