立式反应釜流场特性的影响因素研究【字数：10260】
摘 要采用计算流体力学的方法即利用CFD技术对搅拌反应釜进行模拟。本文选取立式反应釜固定尺寸参数不变，并对3种搅拌桨的搅拌流场进行模拟，分别为直桨式，推进式与斜桨式。考虑到搅拌时转速的差异，本采用FLUENT仿真软件分别对立式反应釜的搅拌流场特性进行模拟，并用TECPLOT进行后处理。将转速变化时研究固定面（XY平面）时，Y轴坐标的偏转，导致X轴速度相应的变化数据记录，并比较和分析不同搅拌桨叶的流场差异。
目录
1. 引言 1
1.1 软件介绍 2
1.2 搅拌反应釜cfd模拟的研究发展方向 2
1.3 CFD的应用 2
2. 流体力学模型的建立 3
3. 仿真实验模拟 4
3.1 反应釜的研究现状 4
3.2 反应釜釜体的选取 5
3.3 CFD对于搅拌器的处理方法 6
4. fluent软件前处理 8
4.1 网格划分 9
4.2 fluent模拟 10
5. 结果讨论与分析 12
5.1 三叶推进桨模拟结果 12
5.2 四叶直立桨模拟结果 14
5.3 四叶斜桨模拟结果 16
6. 结论 17
参考文献 18
致谢 19
1引言
搅拌的作用为将两种或多种不同的液体在彼此之中互相分散，从而达到均匀混合的目的；也可以加速传热和传质过程。例如在实验室里制备某种盐类的水溶液时，为了加速溶解，常常用玻璃棒将玻璃杯中的液体进行搅拌[1]。实验中为了达到这一目的，需要通过强制对流、均匀混合的器件来实现，即搅拌器。对于液体而言搅拌的流场分析是必不可少的内容。
搅拌器的类型有机械搅拌器、气流搅拌器和超声波搅拌器等，其中食品工业应用以机械搅拌机械为主，包括平浆式搅拌器、旋浆式搅拌器、涡轮式搅拌器、特种搅拌器(锚式搅拌器、鼠笼式搅拌器、行星式搅拌器)、打蛋机或调和机。本文将对平桨式、斜桨式与推进式搅拌桨三种桨叶进行转速不同的实验研究。
计算机流体动力学(CFD)仿真解决了叶轮对混合性能的影响往往受到物理模型和环境的限制的问题。它为搅拌槽的优化设计提供 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
了省时、经济、详细的数据。研究方法。周国忠等人利用CFD数值模拟软件研究了涡轮反应器中的混合过程[2]。Yeoh等[3]和Hartmann等人用大型涡轮模拟(LES)分析了搅拌槽中的混合物，并根据实验取得了结果。Liu Minshan等人[4]利用Fluent数值模拟软件对圆盘涡轮搅拌槽内的流量进行了整体数值模拟，得出了不同速度下的性能水平基本相同的结论。贾惠玲等利用CFD技术数值模拟了圆盘涡轮搅拌槽内的浓度场。对各种反应槽进行仿真，发现盘式涡轮旋转器的缺省装配高度不是最佳装配高度。当装配高度降低时，搅拌槽中的流动模式逐渐从径向流动变为轴向流动，并且与不同刀侧倾斜相对应的最优装配高度也有所不同。Liu yuan等人通过模拟六叶板式涡轮搅拌器，研究了不同搅拌直径和搅拌速度对液体强度和循环能力的影响。
软件介绍
SolidWorks是由美国SolidWorks开发的CAD 3d产品。这是一个执行数字设计并在国际上广泛使用的建模软件。与此同时，它有一个开放的系统。在添加了各种额外的组件后，3d建模、学会验证、运动模拟、有限的组件分析、机器模拟、有线电视新闻网的产品设计和工程分析、工艺分析、模拟处理和产品制造过程中的数据一致性，都是在数字设计和产品制造实现之后实现的，并且大大提高了产品设计的效率。
CFD( Computational Fluid Dynamics) 也称计算流体力学，是将计算机技术与数值计算技术相结合，对流体流动、传热、传质等特性进行仿真分析，并将结果通过图像展示出来的一种流体研究方法[5]。
CFD商业软件FLUENT，是通用CFD软件包，用来模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动。目前与FLUENT配合最好的标准网格软件是ICEM。本次模拟实验所使用的软件包括Icem、Workbench。Fluent软件具有强大的网络支持能力，支持时断时续，混合协调一致，移动/扭曲协调一致。当然，软件也有各种基于网络的适应性解决方案，动态适应性技术，动态网络和动态网络技术，适应性；效率和节省时间，稳定性和高精度。使用时高效省时，稳定性好精度高。包括前处理软件、求解器软件、与后处理软件。可以说，CFD技术将对生物反应器的开发带来革命性的变化[6]。
搅拌反应釜CFD模拟的研究发展方向
搅拌方应釜是工业中最常见的反应和混合最重要的装置操作之一。其主要目的是加速反应堆系统的热传输或质量传输。动力和混合是许多化学反应的先决条件。特别是在反应堆系统控制混合过程(反应速度相对较快)或发生反应的情况下，混合过程将影响反应和选择的回报。重要的因素包括:目前，反应堆的设计主要是在半试验阶段进行的。根据统计数字，美国的混合反应堆设计损失了10万至1000万美元。因此，研究反应釜中的反应流场，为反应提供更完美更合理化的设计师一项非常紧迫的研究课题。
近年来，计算机和测量技术的迅速发展为反应堆的设计提供了新的强大工具。特别是，随着计算机流体动力学技术的发展，通过数字模拟获得当地信息已经成为现实。在化学领域，CFD在流化床、坦克、回收塔、包装的塔楼、工程和干燥过程中的各种应用引发了反应。使用分类学合同可以节省大量研究资金，而数据则可以通过实验手段获得。分类学方面的合同将会在混合设备的开发中产生革命性的变化。
对于一个湍流系统，对单层涡轮容器中的混合过程进行了实验和数值模拟会据研究会得到结果CFD模拟结果与湍流模型密切相关。部分专家利用CFD模型研究火箭搅拌器中的热传递现象，表明成功的模拟需要大量的控制机构。通过比较8个不同的湍流模型，发现标准湍流模型和chenkimκε流优化模型产生了最佳效果，而可实现的标准模型、RNG κε模型和雷诺兹应力模型产生的结果完全不能令人满意。
目录
1. 引言 1
1.1 软件介绍 2
1.2 搅拌反应釜cfd模拟的研究发展方向 2
1.3 CFD的应用 2
2. 流体力学模型的建立 3
3. 仿真实验模拟 4
3.1 反应釜的研究现状 4
3.2 反应釜釜体的选取 5
3.3 CFD对于搅拌器的处理方法 6
4. fluent软件前处理 8
4.1 网格划分 9
4.2 fluent模拟 10
5. 结果讨论与分析 12
5.1 三叶推进桨模拟结果 12
5.2 四叶直立桨模拟结果 14
5.3 四叶斜桨模拟结果 16
6. 结论 17
参考文献 18
致谢 19
1引言
搅拌的作用为将两种或多种不同的液体在彼此之中互相分散，从而达到均匀混合的目的；也可以加速传热和传质过程。例如在实验室里制备某种盐类的水溶液时，为了加速溶解，常常用玻璃棒将玻璃杯中的液体进行搅拌[1]。实验中为了达到这一目的，需要通过强制对流、均匀混合的器件来实现，即搅拌器。对于液体而言搅拌的流场分析是必不可少的内容。
搅拌器的类型有机械搅拌器、气流搅拌器和超声波搅拌器等，其中食品工业应用以机械搅拌机械为主，包括平浆式搅拌器、旋浆式搅拌器、涡轮式搅拌器、特种搅拌器(锚式搅拌器、鼠笼式搅拌器、行星式搅拌器)、打蛋机或调和机。本文将对平桨式、斜桨式与推进式搅拌桨三种桨叶进行转速不同的实验研究。
计算机流体动力学(CFD)仿真解决了叶轮对混合性能的影响往往受到物理模型和环境的限制的问题。它为搅拌槽的优化设计提供 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
了省时、经济、详细的数据。研究方法。周国忠等人利用CFD数值模拟软件研究了涡轮反应器中的混合过程[2]。Yeoh等[3]和Hartmann等人用大型涡轮模拟(LES)分析了搅拌槽中的混合物，并根据实验取得了结果。Liu Minshan等人[4]利用Fluent数值模拟软件对圆盘涡轮搅拌槽内的流量进行了整体数值模拟，得出了不同速度下的性能水平基本相同的结论。贾惠玲等利用CFD技术数值模拟了圆盘涡轮搅拌槽内的浓度场。对各种反应槽进行仿真，发现盘式涡轮旋转器的缺省装配高度不是最佳装配高度。当装配高度降低时，搅拌槽中的流动模式逐渐从径向流动变为轴向流动，并且与不同刀侧倾斜相对应的最优装配高度也有所不同。Liu yuan等人通过模拟六叶板式涡轮搅拌器，研究了不同搅拌直径和搅拌速度对液体强度和循环能力的影响。
软件介绍
SolidWorks是由美国SolidWorks开发的CAD 3d产品。这是一个执行数字设计并在国际上广泛使用的建模软件。与此同时，它有一个开放的系统。在添加了各种额外的组件后，3d建模、学会验证、运动模拟、有限的组件分析、机器模拟、有线电视新闻网的产品设计和工程分析、工艺分析、模拟处理和产品制造过程中的数据一致性，都是在数字设计和产品制造实现之后实现的，并且大大提高了产品设计的效率。
CFD( Computational Fluid Dynamics) 也称计算流体力学，是将计算机技术与数值计算技术相结合，对流体流动、传热、传质等特性进行仿真分析，并将结果通过图像展示出来的一种流体研究方法[5]。
CFD商业软件FLUENT，是通用CFD软件包，用来模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动。目前与FLUENT配合最好的标准网格软件是ICEM。本次模拟实验所使用的软件包括Icem、Workbench。Fluent软件具有强大的网络支持能力，支持时断时续，混合协调一致，移动/扭曲协调一致。当然，软件也有各种基于网络的适应性解决方案，动态适应性技术，动态网络和动态网络技术，适应性；效率和节省时间，稳定性和高精度。使用时高效省时，稳定性好精度高。包括前处理软件、求解器软件、与后处理软件。可以说，CFD技术将对生物反应器的开发带来革命性的变化[6]。
搅拌反应釜CFD模拟的研究发展方向
搅拌方应釜是工业中最常见的反应和混合最重要的装置操作之一。其主要目的是加速反应堆系统的热传输或质量传输。动力和混合是许多化学反应的先决条件。特别是在反应堆系统控制混合过程(反应速度相对较快)或发生反应的情况下，混合过程将影响反应和选择的回报。重要的因素包括:目前，反应堆的设计主要是在半试验阶段进行的。根据统计数字，美国的混合反应堆设计损失了10万至1000万美元。因此，研究反应釜中的反应流场，为反应提供更完美更合理化的设计师一项非常紧迫的研究课题。
近年来，计算机和测量技术的迅速发展为反应堆的设计提供了新的强大工具。特别是，随着计算机流体动力学技术的发展，通过数字模拟获得当地信息已经成为现实。在化学领域，CFD在流化床、坦克、回收塔、包装的塔楼、工程和干燥过程中的各种应用引发了反应。使用分类学合同可以节省大量研究资金，而数据则可以通过实验手段获得。分类学方面的合同将会在混合设备的开发中产生革命性的变化。
对于一个湍流系统，对单层涡轮容器中的混合过程进行了实验和数值模拟会据研究会得到结果CFD模拟结果与湍流模型密切相关。部分专家利用CFD模型研究火箭搅拌器中的热传递现象，表明成功的模拟需要大量的控制机构。通过比较8个不同的湍流模型，发现标准湍流模型和chenkimκε流优化模型产生了最佳效果，而可实现的标准模型、RNG κε模型和雷诺兹应力模型产生的结果完全不能令人满意。
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