涡轮桨搅拌槽内湍流特性的V3V实验及大涡模拟
本文选题:VV + PIV ; 参考:《化工学报》2017年11期
【摘要】:分别用体三维速度测量技术(volumetric three-component velocimetry measurements,V3V)和大涡模拟(large eddy simulation,LES)方法对涡轮桨搅拌槽内流场进行研究,发现在完全湍流状态下,涡轮桨搅拌槽内流场的量纲1相平均速度及湍动能分布同Reynolds数无关。用V3V方法实现了Rushton桨叶附近三维流场的重构;探讨尾涡的三维结构及运动规律;分析了叶片后方30°截面轴向、径向和环向速度沿径向分布规律。用V3V实验结果对比了2D-PIV(particle image velocimetry)数据中的尾涡涡对位置和涡量,涡对位置吻合度较好,但2D-PIV中涡量较V3V小37.5%;通过大涡模拟得到完整的尾涡结构,发现在叶片上边缘后侧存在一个和尾涡形成方式相同但不成对出现的涡结构;将大涡模拟结果和2D-PIV及V3V实验结果对比发现,大涡模拟在速度分布及尾涡运动轨迹方面均同实验结果吻合较好,表明大涡模拟能较好地预测涡轮桨搅拌槽内流场。
[Abstract]:Volume metric three-component velocimetry measurements V3V) and large eddy simulation method are used to study the flow field in a turbo-impeller stirred tank. The dimensional 1 phase mean velocity and turbulent kinetic energy distribution in the turbine impeller are independent of the Reynolds number. The reconstruction of three-dimensional flow field near the Rushton blade is realized by using V3V method, the three-dimensional structure and motion of wake vortex are discussed, and the axial, radial and toroidal velocity distributions along the radial direction of 30 掳cross-section behind the blade are analyzed. The V3V experimental results are used to compare the position and vorticity of the wake vortices in 2D-PIV(particle image velocimetric data. The vortex-pair fit is good, but the vorticity in 2D-PIV is 37.5% smaller than that in V3V. The complete wake structure is obtained by large eddy simulation. It is found that there is a vortex structure at the back of the upper edge of the blade which is the same as that of the wake vortex, and the large eddy simulation results are compared with the results of 2D-PIV and V3V experiments. The large eddy simulation is in good agreement with the experimental results in terms of velocity distribution and wake motion trajectory, which indicates that the large eddy simulation can predict the flow field in the turbine impeller well.
【作者单位】: 南京工业大学机械与动力工程学院;江苏省特种设备安全监督检验研究院国家化工设备质量监督检验中心;
【分类号】:TQ051.72
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,本文编号:1856665
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