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搅拌器计算流体力学研究现状

时间:2025-06-02 10:47来源:99869
随着摄像技术与图像处理技术的发展进步,国外的研究者尝试将摄像机和图像处理技术结合起来,最终发明出了粒子图像测速法(英文:Particle Image Velocimetry,简称PIV技术)

作为目前较为优秀的方法,计算流体力学数值计算法被普遍应用在对于搅拌槽内流场的研究中。而研究中所涉及的例如操作条件(如搅拌雷诺数)、尺寸、搅拌槽构型以及流场随叶轮的变化等因素,通过计算流体力学法,可以很方便的得到这些数据。使用这些数据,通过计算分析,进而可得到剪切率、搅拌功率、传热系数、搅拌效率、搅拌速度、混合速率和混合效率等,综合分析后可对搅拌设备进行优化。

近些年,随着摄像技术与图像处理技术的发展进步,国外的研究者尝试将摄像机和图像处理技术结合起来,最终发明出了粒子图像测速法(英文:Particle Image Velocimetry,简称PIV技术),且以目前最新使用的PIV技术来看,三维粒子图像和时间解析粒子图像的测速分析以不是难题。但由于测量流场非常耗时,费时费力之后仍只能获得流场的局部信息,无法掌握全面的流场信息。不仅如此,由于这些测试设备造价高昂,还对用于测试时使用的流体、搅拌槽,搅拌器及其他相关设备都有着极为严格的要求,对实验而言,有很高的局限性。

计算流体力学虽然无时无刻的在发展进步,拥有众多优点,但仍存在许多现今无法突破的难题,限制了它的应用和发挥。如今,国内外的研究学者们都已经认识到,唯有把搅拌反应器的优化和优化设计放在流体力学研究的基础上,把流体的解析和模拟交给计算流体力学,才是正途。20世纪60年代诞生并于70,80年代开始发展的计算流体力学,以建立各种条件下的基本守恒方程为主,再以数值计算理论为辅,使得预测各种真实过程的流场分布成为可能。而在这基础之上,对搅拌槽等混合设备内三维流场的数值模拟分析一跃成为如今化工研究生产领域和流体力学研究领域的前沿领域之一[1]。

简单构造的搅拌器总是容易出现如搅拌功率不足,能耗高,搅拌效率低下等问题,为了解决这些问题,通过研究搅拌槽内的流场特性、流体动力学特性和传热特性,开发适应性强的新型桨叶并尝试组合不同的桨叶来提高搅拌器的效率和功能[13]。

于是,这种在现代工业中被需要的能在湍流区、过渡流区及层流区中仍具有优秀的综合性能的搅拌系统便诞生了,这种系统被命名为同心双轴搅拌系统[14]。

该系统最早由EKATO公司研究,国内也于2013年开始了对同心双轴搅拌桨的研究并取得一些不错的研究成果[17]。

搅拌器计算流体力学研究现状:http://www.chuibin.com/yanjiu/lunwen_205605.html
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