柔性Rushton搅拌桨的振动特性研究

发布时间：2021-04-18 05:03

　　搅拌反应器在生物、制药和石油等行业有着广泛的应用。搅拌设备的振动影响零部件的工作性能,增加混合功耗,降低搅拌效率。如果发生共振现象,缩短设备工作寿命,严重时还会发生安全事故。因此,针对课题组前期开发的柔性Rushton搅拌桨进行振动特性研究。采用数值模拟和实验测试相结合的方法研究桨轴系统的振动特性,并进一步分析转速和搅拌介质对于振动特性的影响。采用CFD数值模拟的方法对搅拌系统的流场特性进行分析,并采用流固耦合的方法对桨轴系统进行受力特性分析。结果表明,搅拌桨叶正面尾端出现压力最大值,桨叶周围出现速度最大值。桨轴系统的最大应力位于柔性桨叶和刚性桨叶的连接处,最大变形位于柔性桨叶尾端,连接处是最容易导致桨轴系统失效的部位,安全系数随着转速或者搅拌介质粘度的增加而减小。利用数值模拟的方法对桨轴系统进行振动特性分析,主要求解无预应力和有预应力时的各阶固有频率和振型。结果表明,预应力会使各阶固有频率有所下降,下降比例均在3%以下;预应力使变形桨叶的数量减少,桨叶变形量均有不同程度的增大。为了避免桨轴系统产生较大的响应,应当避开206 Hz和255 Hz。计算求得搅拌轴的临界转速为1452.6 ... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１?ＰＩＶ测试系统??白晓莉等［１７］以水为搅拌介质，利用Ｆｌｕｅｎｔ软件对搅拌过程进行三维数值模??

超过一定数值时，结构的自振频率受水的影响将无法忽略。王浩［３７］??基于多步流固耦合方法，对气体激振力预测方法进行重点研宄，提出流固耦合理??论下叶片气体激振力的一种预测方法。李伟［３８］基于ＣＦＤ技术，对单层搅拌器和??三层搅拌器的流体动力学特性进行研宄。以流固耦合理论为基础，借助ＡＮＳＹＳ??静力学模块求取搅拌桨和搅拌轴各点的应力分布情况。结果表明，沿桨叶外端到??根部，桨叶受力逐渐增大；沿桨叶根部到外端，桨叶变形量逐渐增大，桨叶外端??拥有最大的变形量。其中，流固耦合分析类型如图１．２所示。??流固耦合分析｜????Ｉ??分离解法???■？直接解法??单向流固耦合双向流固耦合??同步求解￣１－??？顺序求解??图１．２流固耦合分析类型??５??

山东大学硕士学位论文??程。搅拌槽内径ｒ＝３００?ｍｍ，搅拌槽厚度５＝８?ｍｍ，搅拌槽高度／？＝４００?ｍｍ，搅??拌槽内液相高度／／＝３００?ｍｍ。搅拌桨采用柔性Ｒｕｓｈｔｏｎ搅拌桨，即柔性六直叶圆??盘涡轮搅拌桨，六片桨叶均为柔性材料，且均匀分布在圆盘上。其中，柔性Ｒｕｓｈｔｏｎ??桨的桨叶总长／＝５０ｍｍ，柔性桨叶长度刚性桨叶长度／２＝１５ｍｍ，桨??叶宽度６＝２０?ｍｍ，桨叶厚度ｍｍ，柔性叶片和刚性叶片采用粘结连接。??Ｉ，??Ｊ，?．?＊？?＾?－?ｃ?？?Ｊ?，■？??图２．１柔性Ｒｕｓｈｔｏｎ桨实物图???????搅拌桨?搅拌轴???誠ｌ纏：?＾??｜ｖ?ｃｐ＃：－?Ｍ?ｒｐｉ＾Ｈ??ｃ?Ｌ?Ｊ?ｂ?Ｉ??搅拌????（ａ）三维装置示意图?（ｂ）二维尺寸示意图??图２．２搅拌反应器三维装置示意图和二维尺寸示意图??柔性Ｒｕｓｈｔｏｎ桨直径Ｄ?＝?１５０?ｍｍ；圆盘直径４＝７５?ｍｍ，厚度４＝２?ｍｍ；圆盘??轮毂用来安装搅拌轴，内径ｄ２＝２０?ｍｍ，厚度５３?＝２?ｍｍ。柔性Ｒｕｓｈｔｏｎ桨结构示??１２??


本文编号：3144860