多級(jí)式轉(zhuǎn)子定子攪拌器的流體力學(xué)模擬.pdf

1、轉(zhuǎn)子定子攪拌器廣泛應(yīng)用于食品化工、石油化工、生物化工等行業(yè)領(lǐng)域中，主要用于互溶液體的分散混合、不互溶液體的乳化以及氣體在液體中的分散混合過(guò)程。因此，對(duì)該類攪拌器進(jìn)行深入研究，可以對(duì)現(xiàn)有攪拌器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，開發(fā)更為高效節(jié)能的攪拌器。本文采用CFD模擬的方法在Fluent14.0平臺(tái)上對(duì)轉(zhuǎn)子定子攪拌器的流體力學(xué)行為進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　構(gòu)建了多級(jí)式轉(zhuǎn)子定子攪拌器的三維幾何模型，并系統(tǒng)地考察流場(chǎng)信息如速度、剪

2、切速率、流型、Kolmogorov長(zhǎng)度以及湍能耗散率等，與操作條件以及流體性質(zhì)的關(guān)系，這些整體或局部流場(chǎng)信息對(duì)于進(jìn)一步深入研究流體的流動(dòng)行為具有重要的作用。
　　對(duì)轉(zhuǎn)子定子攪拌器的功率消耗進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。轉(zhuǎn)子定子攪拌器的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)如轉(zhuǎn)子與定子之間的軸向間隙以及轉(zhuǎn)子到壁面的徑向間隙對(duì)功率消耗以及剪切速率有關(guān)鍵性影響。首先基于文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)研究工作，通過(guò)CFD模擬研究，提出改進(jìn)的功率準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式。改進(jìn)的功率準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式考慮了徑向間隙的影響，

3、適用于牛頓流體和冪律流體的功率消耗預(yù)測(cè)。Metzner& Otto假設(shè)被廣泛用來(lái)估計(jì)非牛頓流體的表觀粘度。本文通過(guò)CFD模擬驗(yàn)證得到該假設(shè)亦適用于該轉(zhuǎn)子定子攪拌器系統(tǒng)，并結(jié)合轉(zhuǎn)子定子攪拌器的幾何結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了Ks與幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)即轉(zhuǎn)子與定子之間的軸向間隙以及轉(zhuǎn)子到壁面的徑向間隙的關(guān)聯(lián)式。
　　利用群平衡模型研究轉(zhuǎn)子定子攪拌器內(nèi)氣泡尺寸大小及分布情況，考慮了兩種氣泡破碎機(jī)制，分別為粘性破碎和慣性破碎。構(gòu)建了CFD-PBM耦合模型，結(jié)