阻燃剂合成反应器流体数值模拟及结构优化

合成反应器为阻燃剂化工生产过程中的重要设备,反应器的结构直接决定阻燃剂的混合效果。本文通过使用ANSYS中的Fluent流体仿真软件,采用标准的k-ε湍流模型、多重参考系稳态流动方法,对不同结构参数的阻燃剂合成反应器进行仿真模拟研究,通过改变挡板、桨叶离底高度、上下桨叶间距,对比不同结构参数的反应器内流体的速度矢量分布,获得结构最优的阻燃剂合成反应器。分析结果表明,反应器内搅拌结构有挡板,桨叶距离底部高度为450mm,反应器上、下桨叶距离为550mm时,阻燃剂合成反应器结构最优,混合效果最好。

三维旋转水平轴风力机流场的PIV试验和数值模拟

通过粒子图像测速仪(Particle image velocimetry,PIV)测量和定常计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)数值模拟相结合的方法,对某三维旋转水平轴风力机模型的流场展开研究。在风洞开口实验段,来流风速为8m/s,针对不同尖速比(λ=4,8)利用PIV技术对风力机叶片的瞬时速度场进行测试。通过定常CFD数值模拟,获得了风力机叶片在相应工况下的流场细节。在8m/s来流风速下,当尖速比大于7.4时,试验测得的风轮扭矩和风能利用率与数值模拟结果趋于一致。尖速比小于7.4时,试验测得的扭矩值低于计算值,其风能利用效率也较低。通过速度矢量分布可以看出,在λ=4时,PIV测得靠近叶根的两个截面S1,S2在叶背有明显的流动分离,CFD结果中仅在S1截面叶背存在流动分离,S2截面叶背存在低速区。在λ=9.8时,PIV和CFD结果均显示叶片绕流流场没有流动分离。尝试采用Gamma Theta转捩模型进行了数值模拟,在考虑了层流影响后,计算所得风轮扭矩更加接近试验值。