單層和雙層槳攪拌槽內(nèi)流體宏觀不穩(wěn)定現(xiàn)象的研究.pdf

1、各種結(jié)構(gòu)形式的機械和射流式攪拌槽廣泛應(yīng)用于環(huán)境工程以及化學(xué)工程等領(lǐng)域。為了使攪拌槽內(nèi)流體快速有效混合，同時達(dá)到既節(jié)能又環(huán)保的目的，深入研究攪拌槽內(nèi)流體流動以及了解流體混合特性是非常有必要的。以往的研究工作主要集中在時均流場特性上，而事實上攪拌槽內(nèi)流體流動是非穩(wěn)態(tài)的，而且在相當(dāng)大的時間和空間尺度上存在著明顯的流動變化，宏觀不穩(wěn)定現(xiàn)象MI是其中明顯變化的一種情況。研究宏觀不穩(wěn)定現(xiàn)象一般常用的實驗方法主要有CFD模擬和PIV技術(shù)，本實驗采用的

2、是壓力傳感和實時采集分析技術(shù)。
　　 為了揭示渦輪槳攪拌槽內(nèi)非穩(wěn)態(tài)流動的規(guī)律，加深對混合機理的了解，本文采用了壓力傳感流場測量技術(shù)以及LabVIEW 功率譜小波包分析技術(shù)，對六直葉渦輪槳攪拌槽內(nèi)瞬時流場進(jìn)行了實時測量，采集和分析。實驗結(jié)果表明攪拌槽內(nèi)的瞬時流場是相當(dāng)雜亂和隨機的。同時實驗數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示，在直徑為0.48m的平底圓柱攪拌槽內(nèi)存在宏觀不穩(wěn)定現(xiàn)象，得到的無因次宏觀不穩(wěn)定頻率（f/N）與文獻(xiàn)基本一致，在10-2 ～10

3、 0 Hz 范圍以內(nèi)。本文著重研究了雙層槳和在射流狀況下雙層槳攪拌槽內(nèi)的宏觀不穩(wěn)定現(xiàn)象。實驗分析結(jié)果表明在加入射流以后雙層槳攪拌槽內(nèi)宏觀不穩(wěn)定頻率f 受到的影響較小（約為0.005），而攪拌槽內(nèi)流體整體脈動增強，混沌混合程度加強，使能量的利用率得到有效的提高，同時避免了攪拌槽內(nèi)器械的疲勞加劇，節(jié)約了維修成本，降低了能耗，符合環(huán)保要求。功率譜小波包分析結(jié)果與小波時窗分析結(jié)果是一致的，這說明了二者是研究攪拌槽內(nèi)宏觀不穩(wěn)定現(xiàn)象的有效工具。