錯位葉片攪拌槽內(nèi)的混沌混合模擬和實驗研究.pdf

1、攪拌槽是一種典型的過程設備，許多生產(chǎn)過程都對混合效果提出一定的要求。當攪拌槽中的流體處于湍流狀態(tài)時，流體介質可以很快混合均勻。但是當流體粘度很大或者對剪切力敏感時，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)象來破壞隔離區(qū)，加強層流狀態(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可以破壞隔離區(qū)。為在攪拌槽內(nèi)產(chǎn)生非周期性流場，將六直葉渦輪攪拌器的六個葉片交錯上

2、下變位。為驗證葉片錯位對隔離區(qū)的破壞作用以及對流場的改善情況，采用數(shù)值模擬和實驗相結合的方法。主要研究內(nèi)容如下： 采用多重參考系方法對標準葉片進行流場模擬，確定隔離區(qū)的位置，分析隔離區(qū)位置隨葉片轉速和葉片位置的變化規(guī)律，確定模擬方法的可行性。用驗證過的模擬方法對不同Re時的幾種葉片分別進行穩(wěn)態(tài)流場模擬，結果顯示葉片錯位情況下的流場比標準的六直葉渦輪的流場有所改善，Re越大，葉片錯位越大，對流場的改善效果就越明顯。在攪拌槽穩(wěn)態(tài)流場

3、模擬的基礎上，通過向攪拌槽加入示蹤劑，進行非穩(wěn)態(tài)的混合模擬，結果顯示標準六直葉渦輪攪拌槽內(nèi)會形成兩個示蹤劑濃度很低的隔離區(qū)，而錯位葉片攪拌槽沒有隔離區(qū)生成。這樣通過混合模擬可以驗證錯位葉片攪拌對隔離區(qū)的破壞作用。 基于對攪拌槽內(nèi)流場和混合過程的模擬結果，采用酸堿中和實驗觀察不同類型葉片的混合效果。結果表明，標準葉片的上下方存在隔離區(qū)；而錯位葉片可以破壞隔離區(qū)，攪拌效果要好于標準的六直葉渦輪。但是，隔離區(qū)能否被完全破壞隔離區(qū)與攪拌