芳綸脫泡器流場(chǎng)模擬及其雙螺旋葉片結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化.pdf

1、芳綸纖維是一種新型高科技合成纖維,廣泛應(yīng)用于國(guó)防軍工、航空航天、機(jī)電、建筑、汽車(chē)、體育用品等各個(gè)領(lǐng)域。脫泡攪拌器是芳綸生產(chǎn)中的重要設(shè)備。攪拌器的雙螺帶葉片工作在高粘度膠液中,葉片與膠液相互作用,是典型的流-固耦合問(wèn)題。一般情況下,葉片的流-固耦合計(jì)算是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題,但是,考慮到膠液粘度高且葉片勻速旋轉(zhuǎn),膠液基本上是層流,流-固耦合可以簡(jiǎn)化。
　　 本文在對(duì)流-固耦合基本理論以及研究流-固耦合的各種方法進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,利用

2、工程軟件對(duì)膠液與攪拌葉片的流-固耦合現(xiàn)象進(jìn)行了仿真分析。其分析結(jié)果可以為雙螺旋葉片結(jié)構(gòu)改進(jìn)、優(yōu)化設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究提供理論依據(jù)。本論文主要完成了以下工作:
　　 1.深入分析了流-固耦合的基本理論以及研究流-固耦合的方法,建立了流體-彈性體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)流-固耦合模型。最后給出了攪拌葉片與內(nèi)部流體流-固耦合關(guān)系及其耦合模型。分別單獨(dú)推導(dǎo)了流體-彈性體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中流體的基本方程,結(jié)構(gòu)體的基本方程,以及耦合后的動(dòng)力學(xué)方程。
　　 2.利

3、用FLUENT軟件對(duì)攪拌器內(nèi)部三維流場(chǎng)進(jìn)行了CFD數(shù)值計(jì)算。得到了脫泡器內(nèi)部三維流場(chǎng)的詳細(xì)情況,包括流線,速度分布,壓力分布等,并對(duì)不同攪拌速度下內(nèi)部流場(chǎng)變化作了對(duì)比,得到了壓力隨攪拌速度變化的關(guān)系曲線圖。
　　 3.根據(jù)FLUENT中得到的葉片固-液耦合面的流體壓力數(shù)據(jù)。在ANSYS中對(duì)六種不同厚度葉片的剛／強(qiáng)度進(jìn)行仿真計(jì)算,得出葉片厚度與壓力、變形的關(guān)系。使攪拌葉片在滿足材料強(qiáng)度剛度要求的同時(shí),又能滿足耗材,加工要求。