开启涡轮式搅拌器的流场分析及结构优化

对于开启涡轮式搅拌器的搅拌流场,采用多重参考系法、标准κ-ε湍流模型和SIMPLE算法,应用Fluent软件对其进行数值模拟,并用PIV实验进行验证。结果表明:数值模拟与实验结果基本一致,选用的MRF模型符合实际;对叶片数为4、桨叶倾角为45°、桨径为100mm的常用开启涡轮式搅拌器在转速为120r/min时进行模拟,发现桨叶区产生径向流,在挡板附近形成漩涡,在釜底存在搅拌死区;对搅拌器叶轮设计参数进行优化,发现当桨径为170mm、桨叶倾角为45°、叶片数为6时所产生的搅拌死区最少,搅拌效果最佳。     

搅拌罐内纸浆悬浮液内部流动数值模拟

对搅拌罐内纸浆悬浮液的两相流场进行研究,分析搅拌罐内液相流场的流动规律.应用计算流体动力学软件Fluent对搅拌罐内纸浆悬浮液的混合进行数值模拟,采用非结构化四面体网格,利用多重参考系法,选用标准k-ε湍流模型和SIMPLE算法,分别模拟了搅拌器5种不同安装高度下的搅拌流场,并分析了搅拌器的速度流线分布、搅拌器叶片表面的压力分布规律、搅拌罐内固体体积分数的分布和搅拌功率.模拟结果表明：搅拌器形成一个较大的搅拌流场,主体循环较好,由固体体积分数分布图和漩涡所在平面固体体积的分布规律明确了倒锥体区域和漩涡区的位置.由搅拌器的功率系数对搅拌器的性能进行判定,根据此判定依据可知,所设计的搅拌器性能优良,研究结果对搅拌器的优化设计具有一定的参考价值.     

搅拌罐内纸浆悬浮液内部流动数值模拟

对搅拌罐内纸浆悬浮液的两相流场进行研究,分析搅拌罐内液相流场的流动规律.应用计算流体动力学软件Fluent对搅拌罐内纸浆悬浮液的混合进行数值模拟,采用非结构化四面体网格,利用多重参考系法,选用标准k-ε湍流模型和SIMPLE算法,分别模拟了搅拌器5种不同安装高度下的搅拌流场,并分析了搅拌器的速度流线分布、搅拌器叶片表面的压力分布规律、搅拌罐内固体体积分数的分布和搅拌功率.模拟结果表明：搅拌器形成一个较大的搅拌流场,主体循环较好,由固体体积分数分布图和漩涡所在平面固体体积的分布规律明确了倒锥体区域和漩涡区的位置.由搅拌器的功率系数对搅拌器的性能进行判定,根据此判定依据可知,所设计的搅拌器性能优良,研究结果对搅拌器的优化设计具有一定的参考价值.     

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。     

双层桨搅拌槽内气液分散特性的CFD-DPM模拟

为研究气液搅拌反应器内气体的分散和返混效果对反应器性能的影响,基于计算流体动力学(CFD)软件Fluent 62,液相和气相分别采用Euler模型和离散相模型(DPM),对双层六直叶圆盘涡轮桨(6-DT)搅拌槽内气液两相流动进行数值模拟,得到了槽内宏观流动场和气含率分布．通过统计不同时刻逸出液面的示踪气泡数量,对搅拌槽内气体停留时间分布进行了分析．研究结果表明:搅拌槽内液相在每层桨区形成了典型的双循环流型,槽内共有4个循环涡存在,气体易在循环涡涡心处聚集导致局部气含率相对较高,而在槽底区和两桨间区局部气含率相对较低;搅拌槽内气体停留时间分布具有单峰和拖尾现象,并受流型、气泡尺寸和操作条件等影响;提高搅拌转速或减小通气量有利于气体在槽内返混和分散．     

组合桨搅拌槽内部流场数值模拟

针对组合桨组合形式在不同应用场合的匹配问题,采用计算流体力学(CFD)的分析方法,基于Fluent仿真软件,分析双螺带及六斜叶涡轮桨基于不同组合位置的内部流场情况采用多重参考系(MRF)方法建立基础模型,基于Navier-Stokes方程和标准k-ε湍流模型对搅拌槽内部流体产生的流场进行数值计算,得到搅拌桨在240 r/min的搅拌转速下产生的流场数据.分析搅拌器在特定界面处轴向、周向、径向的速度矢量图以及其综合速度云图,并对位置互换的流场进行分析和比较,选出上双螺带桨下涡轮桨为最佳的桨叶组合形式,此种组合桨型对于提升搅拌器在相关领域的应用和发展等有参考价值.     

双层桨叶硫酸铜搅拌器的桨叶安装参数优化

硫酸铜在农业生产中有着非常重要的作用,在硫酸铜结晶设备中桨叶的安装位置是影响搅拌器性能的重要指标之一。通过对搅拌器桨叶安装位置的研究提高硫酸铜的结晶效率。实际生产中用到的硫酸铜搅拌器多为双层桨叶,对于双层搅拌器,安装位置主要包括上下层桨叶之间距离和下层桨叶距搅拌槽底部的距离。通过数值模拟仿真技术对几组不同安装位置的搅拌器进行仿真研究,从而得到最佳的安装位置结构参数。     

基于CFD的堆肥反应器通气搅拌结构优化设计

堆肥反应器的分散性能会直接影响好氧堆肥反应的进程和结果,而堆肥反应器的通气搅拌结构是影响其分散性能的关键部件。为改善好氧堆肥反应器的分散性能,通过计算流体力学(CFD)方法对实验室用堆肥反应器的单层通气桨叶结构、单层通气桨叶双层搅拌桨叶结构和三层通气桨叶结构分别进行了气液两相流模拟,对比分析了这3种通气搅拌结构性能的优劣,并进一步研究了单层通气桨叶双层搅拌桨叶结构的安放角对其分散性能的影响。结果表明:采用单层通气桨叶双层搅拌桨叶式通气搅拌结构的分散性能更佳,堆肥反应器有较高平均气含率为0.408,不均匀性系数为0.035;不同安放角下,堆肥反应器内湍动能的分布规律基本保持一致,沿径向呈现双峰趋势,而堆肥反应器的单位体积功率随着安放角的增大而增大;综合考虑,通风搅拌结构的安放角为45°时,堆肥反应器的平均气含率最高且搅拌功率适宜,更适于气液混合搅拌。该结果可为堆肥反应器的设计提供参考。     

基于Solidworks的土肥混合运动仿真分析

基于Solid Works Motion软件对螺旋面土肥混合装置进行了运动仿真研究。采用不考虑颗粒相互作用的单颗粒与螺旋面接触的简化模型通过运动仿真分析颗粒运动轨迹和运动速度与螺旋搅拌轴转速、螺距及颗粒位置之间的关系。仿真实验结果表明:颗粒运动轨迹受螺旋搅拌轴转速影响较大,颗粒x/y方向速度随搅拌轴转速基本成线性增大关系,受位置和螺距影响相对较小;颗粒z方向速度主要受螺距的影响,随着螺距增大,z方向最大速度明显增大。     

全混式厌氧反应器搅拌方式分析与优化

采用流体动力学模型对全混式厌氧反应器内的流场进行三维稳态数值模拟.研究搅拌器不同安装方式对上层和下层扰动的影响,以达到消除上层结壳和扰动下部污泥层的目的.结果显示,单纯提高搅拌器的安装高度难以改善运行情况.双层搅拌方式下,4.3m层流速较原始安装位置可提高90.90％,0.2m层流速可提高20.94％.工程实践表明,改造后的搅拌方式可以有效减少浮渣,同时扰动污泥,提高运行效率.     

联合收获机风筛式清选装置清选室内涡流试验

在DFQX-3型物料清选试验台上,采用数字风速仪测得清选室内多点风速,利用绘制等速线的方法得出气流流速为零的点（涡心）。通过分析离心风机转速和出风口倾角对涡心位置的影响,得出在离心风机不同出风口倾角下风机转速与涡心位置变化关系,以及不同风机转速下出风口倾角对涡心位置变化的影响规律。通过水稻清选试验对比分析表明,涡心位置变化对清选的清洁率和损失率有较大影响,并得到离心风机转速为950r/min且出风口倾角为25°时,清选效果最佳。     

基于流体体积模型的叶轮宽径比对水车性能的影响

为了研究一种环保、简易的微水头发电水车装置,建立了水车在河流中的三维模型,采用流体体积(VOF)模型,压力-速度耦合选择PISO格式进行求解,对不同叶轮宽径比的水车进行非定常流动分析.结果表明:叶轮宽径比为3.93的胸射式水车效率区最为宽广,最优效率最高.叶轮宽径比增大使得流道的阻塞效应增强,上、下游水位差增大,出现明显涡流现象.不同宽径比的水车叶轮叶片转矩呈同一周期性变化,当水车处在枯水期运行时,叶片运动过程中浸入水中的两叶片间会出现回流现象,使得转矩有小范围的极值出现.未浸入水中的两叶片间压力随叶轮宽径比增大而增大.5种叶轮宽径比的水车叶片均在叶尖处正面压力达到最大,且叶轮宽径比为3.93的水车浸水叶片正、背面压力差最大,提高了叶片的做功能力.该结果对胸射式水车的叶轮结构设计与性能分析能够起到指导作用.     

双层intermig桨式搅拌槽流动场数值模拟

搅拌器被广泛应用于许多工业过程中。本文对双层intermig桨式搅拌槽内的混合过程进行了三维模拟,采用多重参考系法(MRF)及标准k-ε模型,分析了不同工况下,桨叶直径及离底高度对流场及搅拌功率的影响,绘制了Np-Re关系图。结果表明:离底高度的变化对搅拌槽流场性能的影响非常明显,流动模拟可获得详细的流场分布及各项特性参数,计算结果可为工业搅拌过程提供工艺参考。     

漩涡泵内部不稳定流场数值模拟

为了研究漩涡泵内部流场对其外特性的影响,采用RNGk-ε湍流模型和结构化网格技术对漩涡泵内部非定常流动进行数值模拟计算。结果表明,漩涡泵流道内压力变化呈直线分布;流道内纵向漩涡随流量的增大而减小,径向漩涡周期性地脱离叶片被液流带走且随着时间增加而增大;设计工况下,各监测点处压力脉动变化呈周期性分布,从流道进口到出口压力脉动幅值逐步增大;不同工况下,叶片通过频率是压力脉动的主频,其对应的压力脉动幅值随流量增大而增大。     

基于大涡模拟的射流式离心泵射流器内部的流动特性

采用动态亚格子应力大涡模拟方法对射流式离心泵射流器进行研究,探讨瞬态静压情况对射流式离心泵初生空化特性的影响,并与SST k-ω湍流模型的模拟结果进行对比.结果表明:基于时间平均的SST k-ω湍流模型不能很好地模拟泵喉管内部的压力脉动情况,压力值随时间变化基本保持恒定值;基于动态亚格子模型的大涡模拟结果则能得到压力脉动随时间的变化,且得到的结果也更能反映实际情况,与试验结果相一致;高速流体与低速流体相互作用的剪切层位置处形成围绕喷嘴的圆环形柱状涡带,失稳涡带发生扭曲变形产生强烈的压力脉动,这种扭曲变形的涡带向下游发展并吸收高速流体的能量,使其分解的涡带导致脉动幅值在进入喉管处达到最大值,因此该处较容易发生空化.     

组合桨搅拌槽内部流场及混合时间数值模拟

针对组合形式的搅拌桨在搅拌领域广泛应用的问题,采用计算流体力学分析方式,将双螺带搅拌桨和六斜叶圆盘涡轮搅拌桨在搅拌槽内部流场进行研究,采用多重参考系（MRF）方法建立基础模型,基于Navier-Stokes方程和标准k ε湍流模型对搅拌槽内部流体产生的流场进行数值计算,分析搅拌桨在180,240,300 r/min的搅拌转速下产生的流场数据,并在槽内加入示踪剂,研究槽内搅拌过程中混合时间的测定.研究结果表明：搅拌槽内液相在双层浆区出现了典型的回旋涡流型,设定监测点,分析示踪剂在不同监测点的浓度变化曲线,得出混合时间为9.6 s,并对比得出240 r/min转速的搅拌效果和混合时间以及搅拌功率对于工业生产具有绝对优势的结论,通过工业放大的试验形式验证了模型的正确性,为非牛顿流体湍流层搅拌槽的设计和工程应用提供了理论依据.     

翼型化叶顶对微型喷水推进泵内流场的影响

不同叶顶形状有不同漩涡分布,导致叶顶涡量分布不同,影响喷水推进泵内部流动。为研究翼型化叶顶对微型喷水推进泵内流场的影响,采用ANSYS CFX对微型喷水推进泵进行数值计算。在其他参数不变的情况下,研究3种不同翼型化叶顶(尖峰型、均匀型及S型)对漩涡及内部流动的影响,并与原始叶顶进行对比分析。研究结果表明:翼型化叶顶改善了叶顶及叶片背面涡量,叶轮进水端处高压区域范围明显减小且出水端速度分布更均匀。3种翼型化方案内流场分布区别不大,均匀型叶顶的涡量范围最小;S型叶顶高压区范围最小,且出水端高速区域面积最小,轮毂到轮缘速度布局最均匀,流动稳定。     

混流泵叶轮流动性能数值模拟和叶型优化设计

在设计工况下,对一个较高比转速的混流泵叶轮内部流动进行三维湍流数值模拟计算.通过分析混流泵叶轮内部的流动特点,发现由于局部结构设计不合理,流道内产生了较大范围漩涡区和壁面脱离现象,增加了流动损失.针对这一问题提出了改进措施,采用一种多参数的优化方法对叶轮叶型进行设计,并分析了叶片型线对叶轮内部流场的作用规律.结果表明,控制叶型弯曲度可以有效控制叶片进口处的马蹄涡,消除近壁面流动分离和漩涡,减小流动中的通道涡强度和影响范围,改进后叶轮流道内存在的涡团和流动脱离现象基本消失,叶轮水力效率相对提高4.74%,单位功耗的扬程增加11.5%.叶轮性能参数的计算数据与试验数据吻合较好,验证了所采用的计算方法及模型的准确性和可靠性.     

旋转磁场光磁污水处理反应器的流场模拟与分析

许多环境工程设备需要针对不同的废水情况进行设计,但是污水处理反应器中的内部流场极其复杂,单靠经验很难判断设备的工作情况和净化效果.为了研究旋转磁场光磁污水处理反应器的流场空间分布特点,采用Gambit软件建立光磁反应器的物理模型,利用Fluent软件对三维模型的流场进行数值模拟,讨论了3种转速下对内部流场的影响,并分析了不同转速下液相流的流场分布特点.结果表明,流体流速随转速增大而增大,转速为0.2 rad/s时,流体流动较弱;而转速为0.5 rad/s时,流体能充分循环流动,但流场流速偏低;虽然转速为1.0 rad/s相比转速为0.5 rad/s时的流体紊动动能大,流场分布均匀,但此时会形成旋涡.分析不同转速下的流体流场特点,可为反应器结构设计优化提供参考.     

螺旋槽端面密封的刚度特性

为了解决螺旋槽端面密封在不同环境下的刚度设计问题,对其刚度特性进行了数值计算和影响因素分析.采用Possion方程定解的贴体坐标生成计算网格,将螺旋槽不规则曲线边界转换为规则矩形边界.将Reynolds方程转换到计算平面,采用基于贴体坐标系的有限差分方法对Reynolds方程进行数值求解,得到螺旋槽密封刚度特性数值模型,并分析了内外径比和转速对密封刚度特性的影响.结果表明：当其他参数固定,内外径比为0.5～0.6时,流体膜具有最大的刚度;随着密封外径的增大,刚度整体有所提高,内外径比对刚度的影响更为显著;流体膜刚度随转速的升高而线性增大,并且内外径比为0.5～0.6时,刚度增大幅度最大;对于窄面密封,当扰动随转速成比例提高而导致密封刚度不足时,必须提高内外径比才能保证密封的正常工作.