【正文】 槽在進(jìn)行攪拌時(shí)，在單位時(shí)間里，輸入槽內(nèi)對(duì)物料做功并使之發(fā)生流動(dòng)的能量，它不包括在軸封和傳動(dòng)裝置中消耗的能量，攪拌功率與攪拌槽的結(jié)構(gòu)，攪拌槳的形狀、尺寸和轉(zhuǎn)速，液體性質(zhì)和內(nèi)部附件（有無擋板和其它障礙物），攪拌槳在槽內(nèi)位置以及重力加速度等有關(guān)[11]。由于6PDTD槳對(duì)流體的下壓作用，使得流體產(chǎn)生高速向下的軸向流，將槳葉上部的流體運(yùn)送到槳葉下部，使槳葉末端甩出的流體沿斜下方排出，到達(dá)槽壁與槽壁碰撞后沿槽壁分別向上下流動(dòng)，形成兩個(gè)循環(huán)流動(dòng)。6PDTU攪拌槳的上揚(yáng)運(yùn)動(dòng)使攪拌槽內(nèi)漩渦的分界面高于槳葉所在平面。圖47所示分別是槳葉高度為100 mm、130 mm、170mm時(shí)縱截面速度矢量圖。在壁面處，為了確定固壁附近流體的流動(dòng)，需要使用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)法。圖4445為槳葉網(wǎng)格劃分圖，圖46為Inflation網(wǎng)格細(xì)化圖。s，模擬時(shí)設(shè)定的攪拌軸轉(zhuǎn)速為300 r（4)顯示和處理計(jì)算模擬結(jié)果。與內(nèi)外迭代法不同的是，多重參考系法劃分的兩個(gè)區(qū)域沒有重疊的部分，不再需要內(nèi)外迭代運(yùn)算，兩個(gè)不同區(qū)域內(nèi)速度的匹配直接通過在交界面上的轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)，因而計(jì)算變的更加簡(jiǎn)單?；趯?duì)槳葉區(qū)流體流動(dòng)的分析，1987 年 Pericleousl提出了“動(dòng)量源”模型，把槳葉對(duì)流體的作用看作流體動(dòng)量的產(chǎn)生源，采用切向方向的附加“源”代替六直葉渦輪作用。隨著計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)的發(fā)展，CFD軟件中的可視化功能越來越強(qiáng)大。CFD也存在局限性，其結(jié)果往往有一定的誤差。（2）當(dāng)6PDTU槳時(shí)，研究槳葉高度為100mm、130mm、170mm時(shí)攪拌槽內(nèi)的流動(dòng)特性和功率消耗。因此，將實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬有機(jī)的結(jié)合起來是行之有效的研究方法，由此得到的研究結(jié)果對(duì)攪拌設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。高勇等[6]研究了中心龍卷流型攪拌槽內(nèi)流動(dòng)場(chǎng)。 圖21 徑向流攪拌槳流型圖 圖22 軸向流攪拌槳流型圖 攪拌槽內(nèi)流體流動(dòng)的數(shù)值模擬隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、流體力學(xué)等學(xué)科的迅猛發(fā)展，出現(xiàn)了一門新的交叉型學(xué)科，即計(jì)算流體力學(xué)CFD(Computational Fluid Dynamics)，該技術(shù)的出現(xiàn)極大地促進(jìn)了攪拌混合研究。流體對(duì)槳葉產(chǎn)生的升力的反作用力是形成軸向流的主要原因。早期的研究者由于測(cè)試儀器的落后，所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在較大差異。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算流體力學(xué)CFD(Computational Fluid Dynamics)的快速發(fā)展，對(duì)攪拌槽內(nèi)流動(dòng)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬的研究工作在近幾年迅速發(fā)展起來。 Computational Fluid Dynamics。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）與資料若有不實(shí)，愿意承擔(dān)一切相關(guān)的法律責(zé)任。 impeller height。其具有實(shí)驗(yàn)測(cè)量不可比擬的優(yōu)勢(shì)，逐漸成為科學(xué)研究的重要手段。隨著測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，特別是激光多普勒測(cè)速的不斷完善，對(duì)攪拌槽內(nèi)流動(dòng)特性的研究逐漸深入，所得的研究結(jié)果也逐漸趨向一致。在工程實(shí)際中，徑向流攪拌槳和軸向流攪拌槳各有優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)，其各自使用的場(chǎng)合也大不相同。流場(chǎng)分析是CFD技術(shù)應(yīng)用中的重要一環(huán)。通過對(duì)其內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，分析得出以下結(jié)論：中心龍卷流型攪拌槽的功率準(zhǔn)數(shù)較小，節(jié)能效果顯著；導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)不同，對(duì)流場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生比較大的影響。聶毅強(qiáng)[1]利用計(jì)算流體軟件CFD，采用高密度網(wǎng)格、kε湍流模型，%CMC水溶液體系中PBT槳的三維流動(dòng)場(chǎng)。（3）當(dāng)6PDTD槳時(shí)，研究槳葉高度為100mm、130mm、170mm時(shí)攪拌槽內(nèi)的流動(dòng)特性和功率消耗。同時(shí)，CFD涉及大量的數(shù)值計(jì)算，需要較高的計(jì)算機(jī)軟硬件配置[11]。它包括：計(jì)算域和網(wǎng)格的顯示；矢量圖、云圖的呈現(xiàn)；動(dòng)畫播放；圖形的旋轉(zhuǎn)、平移、放大等。（3）內(nèi)外迭代法內(nèi)外迭代法是將攪拌槽計(jì)算域分成內(nèi)環(huán)和外環(huán)兩個(gè)重疊的部分。（5)滑移網(wǎng)格法滑移網(wǎng)格法和多重參考系法對(duì)區(qū)域的劃分是相同的，將計(jì)算域分成分別包含旋轉(zhuǎn)的槳葉和靜止的擋板的兩個(gè)區(qū)域。第四章 攪拌槽內(nèi)單相流動(dòng)的數(shù)值模擬攪拌槽內(nèi)流體流動(dòng)是復(fù)雜的湍流狀態(tài)，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定完全獲得攪拌槽內(nèi)流體的流動(dòng)狀況，是一項(xiàng)昂貴費(fèi)時(shí)的工作，也是不現(xiàn)實(shí)的想法。min1。圖43 DT槳網(wǎng)格 圖44 PDTU槳網(wǎng)格圖45 PDTD槳網(wǎng)格 圖46 Inflation網(wǎng)格細(xì)化 確定邊界條件結(jié)合攪拌槽結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和流體性質(zhì)，設(shè)定邊界條件如下：（1）將動(dòng)區(qū)域內(nèi)的流體設(shè)定為與攪拌槳相同的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，而靜止區(qū)域內(nèi)的流體則是靜止的。標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)法的基本思想是：只在湍流核心區(qū)使用RNGkε模型求解，對(duì)壁面區(qū)流體的流動(dòng)不需要進(jìn)行求解，而是直接使用半經(jīng)驗(yàn)公式將壁面處的物理量和湍流核心區(qū)內(nèi)的求解變量聯(lián)系起來，直接得到與壁面相鄰控制體積的節(jié)點(diǎn)變量值。由圖可見：當(dāng)槳葉高度為100mm時(shí)，整個(gè)攪拌槽內(nèi)形成上大下小的兩個(gè)漩渦，上部漩渦流速較小，下部漩渦流速較大，且上部漩渦不規(guī)則，靠近液面處流體流動(dòng)比較紊亂；當(dāng)槳葉高度為130mm時(shí)，整個(gè)攪拌槽內(nèi)形成上下兩個(gè)范圍大小基本相等的漩渦，兩漩渦流速基本持平，且流體流動(dòng)比較規(guī)則、穩(wěn)定；當(dāng)槳葉高度為170mm時(shí)，在攪拌槽內(nèi)形成上小下大的兩個(gè)漩渦，上部漩渦流速較大，下部漩渦流速較小，整體流動(dòng)趨勢(shì)穩(wěn)定。圖49所示分別是槳葉高度為100mm、130mm、170mm時(shí)縱截面速度矢量圖。流體之間劇烈的軸向作用，使整個(gè)攪拌槽混合更均勻。通過模擬可以得到扭矩值，攪拌功率P與扭矩M的轉(zhuǎn)換公式： （）由公式（）得出： ()式中：P為攪拌功率（KW），M為攪拌扭矩（N??m），N為攪拌轉(zhuǎn)速（r/min）。（2）對(duì)于相同槳葉高度，6DT槳功率準(zhǔn)數(shù)最大，6PDTU槳功率準(zhǔn)數(shù)中等，6PDTD槳功率準(zhǔn)數(shù)最小。第五章 總結(jié)與展望本文利用CFD軟件對(duì)攪拌槽內(nèi)宏觀流動(dòng)場(chǎng)的單相流動(dòng)和攪拌功率進(jìn)行了數(shù)值模擬，定性分析了槳葉形式不同、槳葉高度不同對(duì)攪拌槽內(nèi)流動(dòng)場(chǎng)和攪拌功率的影響。(2)由于時(shí)間的限制,本文僅對(duì)槳葉高度對(duì)攪拌槽內(nèi)流動(dòng)場(chǎng)和攪拌功率進(jìn)行了模擬分析，對(duì)混合特性有待進(jìn)一步研究。高老師淵博的學(xué)識(shí)、精辟獨(dú)到的見解為我在研究方向上指點(diǎn)迷津；嚴(yán)謹(jǐn)求是的治學(xué)態(tài)度、勤懇認(rèn)真的工作作風(fēng)在研究過程中給與我莫大的鞭策；正直的人品、謙遜的為人更讓我欽佩不已。共得出以下主要結(jié)論：（1）隨著槳葉高度的增加，攪拌槽上部漩渦縮小，下部漩渦增大，槽中流體流動(dòng)死區(qū)減小，攪拌槽整體混合效果得到改善。利用CFD軟件對(duì)不同槳葉高度時(shí)攪拌槽內(nèi)流動(dòng)特性和攪拌功率進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到如下結(jié)論：（1）隨著槳葉高度的增加，攪拌槽上部漩渦縮小，下部漩渦增大。對(duì)于一定幾何結(jié)構(gòu)的攪拌槽，Np與Re的函數(shù)關(guān)系可由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，將這函數(shù)關(guān)系繪成曲線稱為功率曲線。圖411所示分別是槳葉高度為100mm、130mm、170mm時(shí)縱截面速度矢量圖。 （ （a） 槳葉高度100mm （b）槳葉高度130mm （c） 槳葉高度170mm圖49 6PDTU槳不同槳葉高度時(shí)攪拌槽縱截面處速度矢量圖圖410所示分別是槳葉高度為