铝熔体发泡搅拌槽的流场及桨叶磨损研究

发布时间：2020-05-13 02:59

【摘要】：铝熔体发泡搅拌作为制备泡沫铝的关键工艺,搅拌过程中发泡剂在铝熔体中的分散状况决定了泡沫铝最终成形质量及其性能。但目前在泡沫铝制备工业上,泡沫铝孔结构不均、低孔隙率问题是制备高质量泡沫铝的技术难题。此外,搅拌桨在搅拌过程中所受腐蚀磨损作用极大地影响了其搅拌效率,且造成铝液的污染。因此,开展以提高发泡剂在铝熔体中的分散均匀性、降低搅拌桨所受的腐蚀磨损作用和搅拌功耗、提高搅拌效率为目的的研究具有重要的意义。本文选用双流体欧拉和标准k-ε湍流模型,首先,研究搅拌流场和发泡剂在铝熔体中的分散规律,并探究发泡剂颗粒分散性的影响因素;其次,分析搅拌功率的影响因素和桨叶的磨损趋势;最后,建立发泡搅拌试验,研究桨叶在铝熔体中的腐蚀磨损机理,探究桨叶磨损及搅拌功率的影响因素。具体研究内容包括:第一,通过分析搅拌流场的流速分布、湍动能分布以及发泡剂颗粒的运动轨迹,来剖析发泡搅拌流场的基本规律和发泡剂颗粒在铝熔体中的分散规律。根据发泡剂颗粒在搅拌槽中的局部固含率以及轴向与径向的速度变化,研究搅拌结构和工艺参数对颗粒分散性的影响。第二,根据相似原理推导功率关联式,并研究桨叶结构、搅拌转速以及铝熔体温度对搅拌功率的影响;模拟分析搅拌桨叶表面所受剪应力与等效应力分布,进而剖析桨叶的磨损情况,并在此基础上,分析搅拌参数与桨叶磨损间的关系。第三,通过发泡搅拌试验验证搅拌参数与搅拌功率之间的关系,以及搅拌参数与桨叶磨损间的关系;微观分析桨叶表面在搅拌过程中发生的结构变化,进而剖析桨叶的腐蚀磨损机理。
【图文】：

模型图,模型,搅拌槽,搅拌桨

铝熔体发泡搅拌槽的流场及桨叶磨损研究的铝熔体和发泡剂能够充分混合，将搅拌桨设计成三间隔 90°布置；桨叶安装角度、桨叶层间距、搅拌桨这三个参数对流场及发泡剂分散性的影响。建立软件 PROE 建立搅拌几何模型，，圆柱形搅拌槽直径为拌轴直径为 7cm，搅拌槽上表面敞开；中心轴直径 13cm，厚度 3cm，间隔 90°；其中倾斜角、浸入深度、 0°、30°、45°和 60°，层间距分别取 20cm、30c 90cm、100cm 和 110cm；整个搅拌桨处于中心位置。剂 TiH2颗粒均匀搅拌的三层几何结构模型，搅拌结

桨叶,搅拌槽,流体介质,静止边界

图 2.2 模型网格划分Fig.2.2Meshgeneration ofmodel处于动区域内，故在方法设置中将桨叶动区域内的流体介质和搅转速，其它静止区域内的流体介质设为相对静止；将轴和桨叶定oving wall），搅拌槽壁定义为静止边界。搅拌槽内边界及区域类和 2.3 所示。表 2.2 搅拌模型边界类型Table 2.2 Boundary types of stirring model边界面名称边界类型边界定义容器壁面 WALL BI开口面 SYMYTRY TOP底面 WALL bottom上层桨叶 WALL balde1中层桨叶 WALL balde2下层桨叶 WALL balde3
【学位授予单位】：宁波大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.21

【参考文献】