搅拌器CFD数值模似应用

2018-03-05 10:15:42      点击:

计算流体力动力学是在电子计算机上数值求解流体动力学基本方程的学科,在此基础上,可获取各种条件下流场的绕流物体上的数据。搅拌器的CFD模拟遵循CFD技术的基本准则。 将CFD 方法应用于研究搅拌器应内的搅拌混合过程的时间还不算长,可以追溯到20世纪70年代,但是却给这一领域的研究注入了新鲜的血液。众所周知,对搅拌混合这种单元操作过程的研究尚未形成完整的理论体系,主要还是依靠一些经验的手段,如基于单位体积功,雷诺数或叶端线速度等放准则一直仍在使用。实践证明,按上述原则设计优化的搅拌器有许多不是处于最佳状态,造成浪费。
    随着新产品及新技术的发展,对过程中流体的混合效果传热及传质提出了更高的要求。传统的经验设计放大方法的可靠性越来越受到人们的质疑。CFD 方法正是顺应这种趋势而在搅拌混合过程的研究中得到江湖应用的,因为用数值方法可以方便地对新型的设备,操作状况进行模拟,可以整体考察搅拌器内的情况,也可以方便地获得搅拌槽内的局部信息,并使预测结果可视化,这样就避免了经验方法中繁复的实验过程,对搅拌反应器的设计优化及放大提供更加可靠的依据和详尽的参考信息。近年来CFD技术的发展都可以从在搅拌反应器的应用中体现出来。搅拌反应器中的流动场是非常复杂的,从数值模拟的观点来说,模拟搅拌反应器所面临的挑战是由液面、槽壁和挡板、搅拌桨和搅拌轴所围出的流动域的形状是随时间变化的,这是与化工过程中其他反应器的一个差别。为了解决运动的桨叶和静止的挡板之间的相互作用,许多研究者提出了各自不同的解决办法,这个过程就是CFD 技术不断发展,完善的过程。这些方法主有:“黑箱”模型法,动量源法,内外迭代法,多重参考系法,滑移网格法等。

双层三叶CBY型轴流式叶轮数值模拟

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