多級式轉(zhuǎn)子定子攪拌器的流體力學模擬.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程。因此，對該類攪拌器進行深入研究，可以對現(xiàn)有攪拌器進行優(yōu)化設(shè)計，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平臺上對轉(zhuǎn)子定子攪拌器的流體力學行為進行了系統(tǒng)的研究，主要內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　構(gòu)建了多級式轉(zhuǎn)子定子攪拌器的三維幾何模型，并系統(tǒng)地考察流場信息如速度、剪

2、切速率、流型、Kolmogorov長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信息對于進一步深入研究流體的流動行為具有重要的作用。
　　對轉(zhuǎn)子定子攪拌器的功率消耗進行了系統(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功率消耗以及剪切速率有關(guān)鍵性影響。首先基于文獻實驗研究工作，通過CFD模擬研究，提出改進的功率準數(shù)關(guān)聯(lián)式。改進的功率準數(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測。Metzner& Otto假設(shè)被廣泛用來估計非牛頓流體的表觀粘度。本文通過CFD模擬驗證得到該假設(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，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)