雙層Rushton槳攪拌槽內(nèi)流場的PIV研究及POD分析.pdf

1、多層槳攪拌槽在工業(yè)過程中應用廣泛，研究槽內(nèi)的流場特性對于提高效率和降低能耗具有十分重要的作用。本文利用粒子圖像測速(PIV)技術對雙層Rushton槳攪拌槽內(nèi)合并流流型下的速度、湍流及尾渦特性進行了研究，并采用本征正交分解(POD)方法對攪拌槽內(nèi)能量的分布和傳遞特性進行了研究。
　　 本實驗的反應器是T=476mm的有機玻璃槽，液面高度H＝T。通過改變激光脈沖時間間隔△t及上下槳葉之間的夾角β來研究這兩個參數(shù)對于雙層Rushto

2、n槳攪拌槽內(nèi)合并流流場的影響。分別在△t=150μs、△t=260μs及△t=400μs三種條件下進行PIV實驗，結果顯示，△t對于流型、速度及湍流動能的分布影響很小，但是隨著△t的增大，數(shù)據(jù)的波動性增大，準確性有所降低，誤差最大能夠達到66.7％。同時本實驗也分別測量了上下層槳葉夾角β＝0°、15°、30°和45°情況下的流場，結果表明，上下槳葉相對位置不同對于相位平均結果（速度和湍流動能）的影響比較小，但對于相位解析結果則影響較大，

3、同時發(fā)現(xiàn)相位角相同情況下的流場具有相似性。在對尾渦的研究中，本文采用λ2準則法來確定尾渦中心的位置。結果顯示雙層槳尾渦跡線與單層槳的趨勢是一致的，即尾渦均產(chǎn)生于葉片的上、下邊緣并隨著相位角的增加，逐漸的遠離槳葉。同時實驗還表明尾渦產(chǎn)生的位置對尾渦的運動軌跡有一定的影響，并發(fā)現(xiàn)具有相似幾何尺寸的攪拌槽內(nèi)產(chǎn)生的尾渦，其軌跡線比較一致。相應參數(shù)△t及β對于尾渦跡線的影響則非常微弱。
　　 本文還采用本征正交分解(POD)分別對雙層槳流