錯(cuò)位葉片攪拌槽內(nèi)的混沌混合模擬和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、攪拌槽是一種典型的過(guò)程設(shè)備，許多生產(chǎn)過(guò)程都對(duì)混合效果提出一定的要求。當(dāng)攪拌槽中的流體處于湍流狀態(tài)時(shí)，流體介質(zhì)可以很快混合均勻。但是當(dāng)流體粘度很大或者對(duì)剪切力敏感時(shí)，流體往往處于低雷諾數(shù)的層流狀態(tài)，存在隔離區(qū)，影響混合效果。隨著非線性理論與混沌理論的發(fā)展，人們開始利用混沌現(xiàn)象來(lái)破壞隔離區(qū)，加強(qiáng)層流狀態(tài)下流體的混合。 根據(jù)混沌混合理論，非周期性的流體擾動(dòng)可以破壞隔離區(qū)。為在攪拌槽內(nèi)產(chǎn)生非周期性流場(chǎng)，將六直葉渦輪攪拌器的六個(gè)葉片交錯(cuò)上

2、下變位。為驗(yàn)證葉片錯(cuò)位對(duì)隔離區(qū)的破壞作用以及對(duì)流場(chǎng)的改善情況，采用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法。主要研究?jī)?nèi)容如下： 采用多重參考系方法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)葉片進(jìn)行流場(chǎng)模擬，確定隔離區(qū)的位置，分析隔離區(qū)位置隨葉片轉(zhuǎn)速和葉片位置的變化規(guī)律，確定模擬方法的可行性。用驗(yàn)證過(guò)的模擬方法對(duì)不同Re時(shí)的幾種葉片分別進(jìn)行穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)模擬，結(jié)果顯示葉片錯(cuò)位情況下的流場(chǎng)比標(biāo)準(zhǔn)的六直葉渦輪的流場(chǎng)有所改善，Re越大，葉片錯(cuò)位越大，對(duì)流場(chǎng)的改善效果就越明顯。在攪拌槽穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)

3、模擬的基礎(chǔ)上，通過(guò)向攪拌槽加入示蹤劑，進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)的混合模擬，結(jié)果顯示標(biāo)準(zhǔn)六直葉渦輪攪拌槽內(nèi)會(huì)形成兩個(gè)示蹤劑濃度很低的隔離區(qū)，而錯(cuò)位葉片攪拌槽沒(méi)有隔離區(qū)生成。這樣通過(guò)混合模擬可以驗(yàn)證錯(cuò)位葉片攪拌對(duì)隔離區(qū)的破壞作用。 基于對(duì)攪拌槽內(nèi)流場(chǎng)和混合過(guò)程的模擬結(jié)果，采用酸堿中和實(shí)驗(yàn)觀察不同類型葉片的混合效果。結(jié)果表明，標(biāo)準(zhǔn)葉片的上下方存在隔離區(qū)；而錯(cuò)位葉片可以破壞隔離區(qū)，攪拌效果要好于標(biāo)準(zhǔn)的六直葉渦輪。但是，隔離區(qū)能否被完全破壞隔離區(qū)與攪拌