直葉片形式攪拌器下的流固耦合分析
來(lái)源： 閱讀：4962 更新時(shí)間：2012-11-16 11:39摘 要：文章對(duì)直葉片形式的泥漿攪拌器進(jìn)行了兩相流數(shù)值計(jì)算，模擬在額定轉(zhuǎn)速下攪拌容器內(nèi)部的流場(chǎng)分布、速度矢量分布以及泥漿顆粒的濃度分布情況。流場(chǎng)計(jì)算結(jié)果表明：直葉片形式的攪拌器屬于徑流式攪拌器，且存在攪拌死角，而在主循環(huán)區(qū)域內(nèi)泥漿濃度區(qū)域均勻；在已有流場(chǎng)結(jié)果的情況下，對(duì)攪拌器進(jìn)行單向耦合分析，分析結(jié)果表明：攪拌器葉輪在葉片根部的應(yīng)力最大，在葉片的頭部變形最為嚴(yán)重，同時(shí)計(jì)算出預(yù)應(yīng)力下的攪拌器前五階固有頻率，為攪拌器的穩(wěn)定運(yùn)行提供重要的指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞： 泥漿攪拌器；兩相流；流固耦合；模態(tài)
在采礦、食品、石油、醫(yī)藥、能源及污水處理等大多數(shù)的化工生產(chǎn)過(guò)程及有關(guān)的工業(yè)生產(chǎn)中，流體混合工藝都占有很重要的地位。攪拌器在化工工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用于制備均勻混合物；促進(jìn)傳質(zhì)(如溶解、結(jié)晶、氣體吸收等)；促進(jìn)傳熱(反應(yīng)器內(nèi)的加熱或冷卻等)；促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，利用攪拌器使參加反應(yīng)的物質(zhì)接觸良好，提高反應(yīng)效率，控制反應(yīng)溫度等。
在流體介質(zhì)中，普遍采用的攪拌方法是機(jī)械攪拌，它是利用攪拌軸上裝有各種型式葉輪運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。不同的轉(zhuǎn)輪造成的攪拌推流效果差別很大，而不同的生產(chǎn)過(guò)程有不同的攪拌推流目的，因此，攪拌機(jī)流場(chǎng)的分布，直接關(guān)系到攪拌機(jī)的使用效果，而攪拌機(jī)的使用容器與位置，針對(duì)于不同的工藝要求，千差萬(wàn)別，導(dǎo)致了試驗(yàn)很難有個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，為了得到攪拌機(jī)運(yùn)行后的準(zhǔn)確流場(chǎng)，計(jì)算流體動(dòng)力分析，成為一個(gè)非常重要的手段。同時(shí)，攪拌機(jī)的損壞，影響最大的因素就是葉片變形和斷裂，在流動(dòng)的情況下，準(zhǔn)確獲知葉片受力與變形的計(jì)算，顯得尤為重要。
本文即是以一個(gè)基本的工程算例，來(lái)明確這一分析的過(guò)程。
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