無擋板攪拌釜反應器在磁攪拌器影響下自由端面湍流的測量與建模

1、無擋板式攪拌釜反應器在磁力攪拌器影響下自由端面湍流的測量與建模無擋板式攪拌釜反應器在磁力攪拌器影響下自由端面湍流的測量與建模塔里克.馬哈茂德a，詹妮弗N.哈克a，凱文J.羅伯特a，多米呢克.羅德斯b德里克.威爾金森ca.粒子科學與工程學院，過程學院，環(huán)境和材料工程利茲大學，LS29JT利茲，英國b.國家核實驗室有限公司塞拉菲爾德，錫斯凱爾CA201PG，英國c.分子和界面中心工程，工程和物理科學學院，赫瑞瓦特大學，愛丁堡EH144AS，

2、英國關鍵字關鍵字：自由面的流量渦流自由面流量的流體力學計算流體體積無擋板攪拌器流體動力學磁力攪拌混合核燃料再加工摘要摘要提出無擋板式圓柱形磁力攪拌器的反應器，其自由端面湍流的測量與數(shù)據(jù)模擬。為表示在不同的攪拌速度下流場的結(jié)構(gòu)特性，使用激光多普勒測速法測量三個組件的平均與波動的速度矢量。將一種相同的歐拉—歐拉多相流體模型和流體體積法一起進行界面捕捉，并應用于確定反應容器內(nèi)漩渦的形狀和湍流流場的計算。湍流是利用一個二階微分雷諾茲應力的流動模

3、型進行設計的但某些情況下，以剪切力為基礎的kεkω流動模型也同樣被利用。預測是利用ANSYSCFX5.7軟件計算流體動力學的代碼，將其與渦的圖像，實測的軸向、徑向及切向速度和湍流動能進行比較獲得的。液體自由表面的常規(guī)形狀的預測與測量是一致的但渦流深度是不可預測的。通過用二階微分雷諾茲應力流動模型測量和預測的軸向和切向速度總體是一致的。然而徑向速度明顯不可預測。湍流動能消耗的預測與大部分流區(qū)的測量值相吻合但在反應器內(nèi)壁附近有差異出現(xiàn)那里的

4、量是不可預測的。SST模型的預測通常和RST模型的預測是同質(zhì)量的而后者模型提供了更好的切向速度分布的預測。5.結(jié)果與討論當攪拌器的速度（N）為150，250和400rpm時測量流場時，相應的雷諾數(shù)Re（NL2）為3192253204和85127，連同計算流體動力學是利用RST模型獲得的。計算也使用了攪拌器速度為150rpm的測量和RST模型預測的速度作出SST模型。計算速度在周向上平均超過攪拌器旋轉(zhuǎn)的360度是為了和相位平均激光多普勒測

5、速數(shù)據(jù)形成比較。5.1自由表面輪廓圖3（a）顯示的是利用流體體積法獲得的在攪拌器所有三個速度下反應器內(nèi)空氣—水界面的預測剖面圖。在150rpm的最低速度下，在中心有一個小凹孔的漩渦的外部區(qū)域液體表面仍然相當?shù)钠教?。漩渦深度隨著攪拌速度的增加而增加是因為大的離心力將水拋向反應器壁使得在漩渦外部區(qū)域沒有平坦的液體表面。圖圖3：（a）計算流體動力學預測和（b）攪拌器速度為150250400rpm時漩渦的照片圖.4.在攪拌流動模式的預測速度:（