槳葉直徑和速度對槳式攪拌機流場的影響

0生長曲線的模擬該混音器是用于將液體和氣體介質強行旋轉并均勻混合的裝置。它是一個用槳葉旋轉來混合液體的設備。不同的東西被混合在一起。混音器非常廣泛，在不同的領域應用。攪拌是工業過程的基礎環節，提高攪拌效率非常重要。高效混合液體是混音器的最終目的。rim技術是對流量動力學（cpd）的初步估計、內部流動預測、數值測試和流量診斷的結果。fluent軟件是目前世界著名的商業cfd包態圖之一。這是一個專門的軟件，可以模擬和分析復雜幾何區域內的液體流。數值模擬是為了提高設計理念和設計方案中最經濟的方法。這個。本文采用CFD技術用FLUENT軟件來模擬在不同槳葉直徑、轉速和槳葉數的情況下,得出攪拌器內流場分布圖像,故而可以直接觀看到它的內部流動情況,以期為攪拌器的優化設計工作提供參考.1流動用上界方程在定常條件下,攪拌流場的不可壓縮流動可用以下方程組描述(1)連續性方程:(2)動量方程:(3)湍動能方程:(4)湍動能耗散率方程:2槳葉直徑、轉速對器口流速的影響本文研究的是槳葉直徑、槳葉轉速、槳葉數對攪拌器攪拌性能的影響.采用槳葉直徑分別為400mm(長H=190mm,寬L=20mm)、500mm(長H=240mm,寬L=20mm)、600mm(長H=290mm,寬L=20mm)以研究槳葉直徑對攪拌器的影響.采用槳葉轉速分別為2rad/s、4rad/s、6rad/s以研究槳葉轉速對攪拌器的影響.采用四葉槳式攪拌器、六葉槳式攪拌器、八葉槳式攪拌器,漿片都是直列式,以研究槳葉數對攪拌器的影響.攪拌桶的半徑R=40cm,坐標系原點位于攪拌葉輪中心,基于旋轉的速度和工質水,可以確定攪拌器內部流動為湍流.以四葉槳式攪拌器為例,如圖1所示.2.1內圓、槳葉-pa智能劃分攪拌器二維模型使用Gambit建立,外圓和內圓組成區域1,內圓和槳葉組成區域2.以Map劃分方式劃分區域1,以Pave平鋪方式劃分區域2.網格圖如圖2~4所示.2.2指定表面環面的設置調節條件:將攪拌桶的外壁和攪拌器槳葉的邊定義為WALL,環形面和內部的面交界處是兩條重合的邊,設置它們為INTERFACE邊界條件,名稱分別叫做“interface_1”和“interface_2”.由于使用的是MRF模型,還需要定義區域,即對不同的子域進行命名.指定外面環面的類型為FLUID,名稱為“stationary”;指定內部的面類型為FLUID,名稱為“swirl”.2.3湍流模型的建立FLUENT軟件選擇單精度二維求解器;設置計算區域尺寸和單位制尺寸中的網格尺寸按厘米進行生成;使用壓力基求解器;湍流模型選擇k-epsilon雙方程模型;定義流體的物理性質中,在FLUENTDatabase中調出水的物理參數;求解控制參數的設置中,差分格式采用一階迎風方式,壓力-速度耦合求解方式中選擇SIMPLE算法.3結果和分析3.1槳葉直徑對速度分布的影響以四葉槳式攪拌器為例,2rad/s的槳葉轉速,分別模擬槳葉直徑為400mm、500mm、600mm的槳葉,速度矢量圖如圖5~7所示.結果分析:從圖5~7的速度矢量圖中可以看到,隨著槳葉直徑的增大,使整個攪拌設備內的流場分布更均勻,流體混合更充分,攪拌器內速度分布變好,速度在各個區域內都很同步,但槳葉直徑的增大,使得材料用量增加,制造費用提高,安裝麻煩,還會增加其本身的受力,使其使用壽命降低.3.2轉速對rad/s模式分析結果的影響以四葉槳式攪拌器為例,槳葉直徑為400mm,分別對槳葉轉速為2rad/s、4rad/s、6rad/s進行數值模擬,速度矢量圖如圖8~10所示.結果分析:從圖8~10的速度矢量圖中可以看出,隨著轉速的提高,攪拌器內流場分布更加均勻,攪拌效果明顯增強,但是轉速的提高會加大攪拌軸的受力,電機功率也會增大,能耗增加,從而可能導致攪拌器和攪拌軸的結構尺寸需要重新設計.3.3槳葉數對攪拌效果的影響本文以槳葉尺寸直徑為400mm轉速為2rad/s為例,分別對四葉槳式攪拌器、六葉槳式攪拌器、八葉槳式攪拌器進行數值模擬,速度矢量圖如圖11~13所示.結果分析:從圖11~13的速度矢量圖可以看出,隨著槳葉數的增加,攪拌器內的攪拌效果得到增強,流場分布比較均勻,但效果不是很明顯.同時增加槳葉數會帶來一些負面效果,它會增加材料用量從而使得成本增加;也會使得材料應力增大,減少使用壽命,因此對于增加槳葉數的方法來提高攪拌效果應該綜合各方面考慮,選擇合適的槳葉數.4槳葉和槳葉數對加工的影響攪拌器槳葉直徑、槳葉轉速和槳葉數的增加有利于攪拌的混合均勻,但是槳葉直徑和槳葉數的增加