攪拌槽內(nèi)流體流動(dòng)及上浮顆粒懸浮混合的CFD數(shù)值模擬.pdf

1、本文采用CFD數(shù)值模擬方法對(duì)全擋板攪拌槽內(nèi)的流體流動(dòng)以及上浮顆粒的混合質(zhì)量，尤其是完全懸浮進(jìn)行了研究。以上翻式和下壓式PBT槳（PBTU和PBTD）為研究對(duì)象，建模過(guò)程主要采用了歐拉顆粒多相流（EGM）模型、標(biāo)準(zhǔn) k-ε湍流模型、多重參考系（MRF）法等數(shù)值模型或方法，并根據(jù)不同的固含量研究范圍選擇適用的曳力模型。
　　分別對(duì)PBTD在攪拌槽內(nèi)產(chǎn)生的三種典型的單相流流場(chǎng)進(jìn)行了模擬預(yù)測(cè)，并基于液相流速的三個(gè)組成部分進(jìn)行了詳細(xì)描述。繼

2、續(xù)重點(diǎn)考察了槳葉直徑（D）和離底高度（C）對(duì)流場(chǎng)流型以及三個(gè)重要的宏觀混合參數(shù)，即功率準(zhǔn)數(shù)（Np）、排液準(zhǔn)數(shù)（Nq）和排液效率（ηe）的影響。兩種直徑（T/3和T/2）的攪拌槳產(chǎn)生的流場(chǎng)流型在發(fā)生過(guò)渡或轉(zhuǎn)變時(shí)對(duì)應(yīng)的無(wú)因次離底高度（C/D）分別為1.43和0.75。
　　分別對(duì)PBTU和PBTD攪拌槽內(nèi)的稠密上浮顆粒體系，采用CFD模擬對(duì)Np、云高、局部顆粒濃度等六個(gè)混合參數(shù)隨轉(zhuǎn)速（N）的變化行為進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并根據(jù)其各自的特殊行為判

3、斷上浮顆粒發(fā)生完全懸浮時(shí)的臨界轉(zhuǎn)速（NCS），發(fā)現(xiàn)PBTU和PBTD的NCS分別為7.5 rps和5.8 rps。然后基于液速、湍動(dòng)能、大尺度含能渦旋等模擬結(jié)果對(duì)兩種槳的下拉機(jī)理以及流場(chǎng)、流型進(jìn)行了比較分析，從中找到了造成兩種槳之間NCS差異的真正原因。
　　以 PBTU為研究對(duì)象，繼續(xù)詳細(xì)考察了淹沒(méi)深度、槳葉直徑、槽底部設(shè)計(jì)等結(jié)構(gòu)參數(shù)以及顆粒密度、尺寸、體積分?jǐn)?shù)等物性參數(shù)對(duì)上浮顆粒的懸浮混合以及 NCS的影響，并采用文獻(xiàn)中實(shí)驗(yàn)數(shù)

4、據(jù)和懸浮理論等對(duì)預(yù)測(cè)的影響和現(xiàn)象進(jìn)行了合理的解釋。
　　以PBTU和PBTD為研究對(duì)象，重點(diǎn)考察了槳葉直徑、淹沒(méi)深度、槳葉傾斜角度和槳葉個(gè)數(shù)四個(gè)關(guān)鍵的槳葉設(shè)計(jì)變量對(duì)稀疏上浮顆粒體系的懸浮混合的影響，主要談?wù)摿薔CS、功率消耗（P）與四個(gè)變量之間的關(guān)系。
　　以PBTU和PBTD為研究對(duì)象，采用CFD法結(jié)合部分因子設(shè)計(jì)分別對(duì)單相和涉及上浮顆粒的兩相體系進(jìn)行了模擬，并基于極差分析、方差分析等方法考察了這四個(gè)變量對(duì)兩體系影響的顯著