無擋板攪拌釜反應(yīng)器在磁攪拌器影響下自由端面湍流的測(cè)量與建模

1、無擋板式攪拌釜反應(yīng)器在磁力攪拌器影響下自由端面湍流的測(cè)量與建模無擋板式攪拌釜反應(yīng)器在磁力攪拌器影響下自由端面湍流的測(cè)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(xué)與工程學(xué)院，過程學(xué)院，環(huán)境和材料工程利茲大學(xué)，LS29JT利茲，英國(guó)b.國(guó)家核實(shí)驗(yàn)室有限公司塞拉菲爾德，錫斯凱爾CA201PG，英國(guó)c.分子和界面中心工程，工程和物理科學(xué)學(xué)院，赫瑞瓦特大學(xué)，愛丁堡EH144AS，

2、英國(guó)關(guān)鍵字關(guān)鍵字：自由面的流量渦流自由面流量的流體力學(xué)計(jì)算流體體積無擋板攪拌器流體動(dòng)力學(xué)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(yīng)器，其自由端面湍流的測(cè)量與數(shù)據(jù)模擬。為表示在不同的攪拌速度下流場(chǎng)的結(jié)構(gòu)特性，使用激光多普勒測(cè)速法測(cè)量三個(gè)組件的平均與波動(dòng)的速度矢量。將一種相同的歐拉—?dú)W拉多相流體模型和流體體積法一起進(jìn)行界面捕捉，并應(yīng)用于確定反應(yīng)容器內(nèi)漩渦的形狀和湍流流場(chǎng)的計(jì)算。湍流是利用一個(gè)二階微分雷諾茲應(yīng)力的流動(dòng)模

3、型進(jìn)行設(shè)計(jì)的但某些情況下，以剪切力為基礎(chǔ)的kεkω流動(dòng)模型也同樣被利用。預(yù)測(cè)是利用ANSYSCFX5.7軟件計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的代碼，將其與渦的圖像，實(shí)測(cè)的軸向、徑向及切向速度和湍流動(dòng)能進(jìn)行比較獲得的。液體自由表面的常規(guī)形狀的預(yù)測(cè)與測(cè)量是一致的但渦流深度是不可預(yù)測(cè)的。通過用二階微分雷諾茲應(yīng)力流動(dòng)模型測(cè)量和預(yù)測(cè)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(yù)測(cè)。湍流動(dòng)能消耗的預(yù)測(cè)與大部分流區(qū)的測(cè)量值相吻合但在反應(yīng)器內(nèi)壁附近有差異出現(xiàn)那里的

4、量是不可預(yù)測(cè)的。SST模型的預(yù)測(cè)通常和RST模型的預(yù)測(cè)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(yù)測(cè)。5.結(jié)果與討論當(dāng)攪拌器的速度（N）為150，250和400rpm時(shí)測(cè)量流場(chǎng)時(shí)，相應(yīng)的雷諾數(shù)Re（NL2）為3192253204和85127，連同計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)是利用RST模型獲得的。計(jì)算也使用了攪拌器速度為150rpm的測(cè)量和RST模型預(yù)測(cè)的速度作出SST模型。計(jì)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(cè)

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(gè)速度下反應(yīng)器內(nèi)空氣—水界面的預(yù)測(cè)剖面圖。在150rpm的最低速度下，在中心有一個(gè)小凹孔的漩渦的外部區(qū)域液體表面仍然相當(dāng)?shù)钠教?。漩渦深度隨著攪拌速度的增加而增加是因?yàn)榇蟮碾x心力將水拋向反應(yīng)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(jì)算流體動(dòng)力學(xué)預(yù)測(cè)和（b）攪拌器速度為150250400rpm時(shí)漩渦的照片圖.4.在攪拌流動(dòng)模式的預(yù)測(cè)速度:（