机械搅拌槽内非牛顿流体流场的PIV试验及数值模拟研究

发布时间：2021-01-11 09:44

　　搅拌是混合的基本操作单元,已被广泛地应用于工业生产中,尤其是机械搅拌在目前搅拌方式中具有便于管理、灵活操作、混合强度容易调节以及混合效率高等优点。机械搅拌混合的流体大都是非牛顿流体,具有与牛顿流体不同的流变性质（弹性效应,剪切稀化以及剪切变稠）,这使得对非牛顿流体混合的研究更加艰难。目前对非牛顿流体搅拌研究以数值模拟计算居多,相关的试验研究较少。为了填充对机械搅拌槽内非牛顿流体流场流动试验研究的空缺,本文基于粒子图像测速技术（Particle Image Velocimetry,PIV）对在搅拌槽内轴流式搅拌桨混合非牛顿流体流场流动特性进行了较为深入的研究。本文采用4种流数相似但结构不同的轴流式搅拌桨,分别为:（1）四斜叶桨（4PBT/45°）、（2）六斜叶涡轮桨（6PBT/45°）、（3）Lightnin-A300桨（Lin-A300）、（4）Lightning-A315桨（Lin-A315）。运用PIV技术对4种搅拌桨在搅拌槽内搅拌非牛顿流体流场流动特性进行试验研究,试验分别从时均流场分布、无因次化流速分布、涡量分布以及湍动能分布等方面分析了不同结构搅拌桨产生的流场分布、不同转速对... 

【文章来源】：江苏大学江苏省

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

机械传动装置实物图

1-三相变频电机 2-联轴器 3-扭矩仪 4-搅拌轴 5-搅拌桨图 2.2 机械传动装置实物图Fig. 2.2 Physical drawing of mechanical transmission device2.1.2 搅拌槽本次试验在平底圆柱型有机玻璃槽内进行，因为搅拌槽是平底圆柱型透明有机玻璃槽，为了避免光通过有机玻璃曲面发生折射，将圆柱型有机玻璃槽放置并固定在 350mm×350mm×350mm 方形有机玻璃容器内，形成内圆外方的容器，如图 2.3 所示。

各搅拌桨主要结构如图2.4 所示，设计参数参考文献[52][53][54][55]，尺寸参数标注如图 2.5 所示，具体参数如表 2.1 所示。图 2.4 搅拌桨结构示意图Fig. 2.4 The structural sketch of impellers图 2.5 六斜涡轮桨（6PBT/45°）尺寸参数示意图Fig. 2.5 The schematic diagram of size parameters of disc six pitch blades turbine impeller

【参考文献】：
期刊论文
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[4]激光多普勒测速技术原理及其应用[J]. 陈益萍.  电子世界. 2013(07)
[5]聚合物溶液搅拌流场PIV测量初步[J]. 张敏革,张吕鸿,姜斌,李鑫钢.  化工进展. 2011(08)
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硕士论文
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[2]后台阶及方形钝体绕流湍流场数值模拟及PIV实验研究[D]. 郝俪娟.哈尔滨工业大学 2012
[3]搅拌式生物反应器的模拟、优化设计与放大研究[D]. 程绍杰.大连理工大学 2009
[4]直—斜叶组合桨搅拌槽内三维流场的数值模拟与实验研究[D]. 梁瑛娜.燕山大学 2008
[5]搅拌槽内流动结构的PIV研究[D]. 吴莹.北京化工大学 2007
[6]涡轮桨搅拌槽内搅拌特性数值模拟研究[D]. 张丽娜.郑州大学 2007



本文编号：2970544