【正文】 不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無(wú)微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向我尊敬的恩師表示最衷心的感謝!感謝在課題研究期間給予我關(guān)心和幫助的所有老師和同學(xué)，對(duì)他們致以深深的謝意。（2）隨著槳葉高度的增加，攪拌槽中的流體流動(dòng)死區(qū)減小，攪拌槽整體混合效果改善。由圖可見(jiàn)：當(dāng)槳葉高度為100mm時(shí)，攪拌槽內(nèi)形成上大下小的兩漩渦，上部漩渦流速較小，下部漩渦流速較大，靠近攪拌軸處流體流動(dòng)比較紊亂；當(dāng)槳葉高度為130mm時(shí)，攪拌槽內(nèi)形成上大下小的兩漩渦流，上部漩渦流速增大，下部漩渦流速減小，流體流動(dòng)比較規(guī)則；當(dāng)槳葉高度為170mm時(shí)，攪拌槽內(nèi)形成兩個(gè)范圍大小基本相等的漩渦，上部漩渦流速進(jìn)一步增大，下部漩渦流速進(jìn)一步減小。同時(shí)，隨著槳葉高度的增加，槳葉附近的徑向射流區(qū)域隨之增大，流動(dòng)死區(qū)隨之縮小。（3）由于攪拌槳距離自由液面較遠(yuǎn)，可以認(rèn)為其對(duì)自由液面影響很小，自由液面處的流體幾乎沒(méi)有運(yùn)動(dòng)，因此將自由液面定義為自由滑移壁面。由于攪拌槽幾何形狀和槽內(nèi)流體流動(dòng)的對(duì)稱性，模擬時(shí)選用1/2攪拌槽作為計(jì)算域，如圖41所示。通過(guò)在兩個(gè)區(qū)域之間交替迭代計(jì)算，獲得一個(gè)收斂結(jié)果。前處理器就是為解算器定義待解決問(wèn)題的各項(xiàng)參數(shù)。%CMC水溶液中，計(jì)算所得切向時(shí)均速度與實(shí)測(cè)值吻合很好，徑向時(shí)均速度與實(shí)測(cè)值相差較大。由于數(shù)值模擬大大減少了實(shí)驗(yàn)工作量和縮短了實(shí)驗(yàn)周期，并能夠提供實(shí)驗(yàn)方法所不能獲得的信息，因而越來(lái)越受到研究者的重視，對(duì)攪拌設(shè)備的開(kāi)發(fā)和性能測(cè)試帶來(lái)革命性的變化。典型的徑向流攪拌槳是RUSHTON槳，其流型如圖21所示。攪拌混合是化工行業(yè)最古老、最常規(guī)的單元操作。分類(lèi)號(hào) 單位代碼 密 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目槳葉高度對(duì)攪拌槽內(nèi)流動(dòng)場(chǎng)的影響作 者院 (系)專 業(yè)指導(dǎo)教師答辯日期榆 林 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠(chéng)信責(zé)任書(shū)本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。槽內(nèi)流場(chǎng)直觀的描述了槽內(nèi)流體流動(dòng)的基本特性，是更近一步研究槽內(nèi)傳質(zhì)、傳熱、混合以及制備乳液、懸浮液的基本依據(jù)。在槳葉作用下，流體在葉輪出口處產(chǎn)生強(qiáng)烈的徑向運(yùn)動(dòng)，流體碰到槽壁后分為上下兩股，向上流動(dòng)的流體到達(dá)液面后和向下流動(dòng)的流體到達(dá)槽底后，分別沿著攪拌軸再次返回到槳葉區(qū)，如此在槽的底部和上部形成兩個(gè)循環(huán)區(qū)。侯拴弟等[4]對(duì)軸流槳攪拌槽三維流場(chǎng)進(jìn)行了研究，在kε湍流模型下成功預(yù)測(cè)了攪拌槽在不同操作條件下的宏觀速度場(chǎng)，得出了攪拌槽內(nèi)宏觀流動(dòng)場(chǎng)受攪拌槳槽徑比影響較大的結(jié)論。第三章 研究目的、內(nèi)容和方法通過(guò)上一章對(duì)攪拌槽的實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬的總結(jié)概述，結(jié)合現(xiàn)有的研究條件，確定了本論文的研究目的、內(nèi)容和方法。前處理過(guò)程需要做的工作有：定義計(jì)算域；對(duì)計(jì)算域進(jìn)行網(wǎng)格劃分；定義待解問(wèn)題的類(lèi)型和選擇適用于待解問(wèn)題的模型；定義流體的屬性；確定邊界條件。此法比“黑箱”模型法有了很大的進(jìn)步，不再需要實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了攪拌槽流動(dòng)場(chǎng)的整體數(shù)值模擬。槳葉形式分別為六直葉圓盤(pán)槳(6DT)、六葉上斜葉槳(6PDTU)和六葉下斜葉槳(6PDTD)，幾何模型如圖42所示。（4）將擋板表面及槽壁定義為靜止壁面邊界條件。 （a）槳葉高度100mm （b）槳葉高度130mm （c）槳葉高度170mm圖48 6DT槳不同槳葉高度時(shí)攪拌槽縱截面處速度云圖 6PDTU槳不同槳葉高度時(shí)攪拌槽內(nèi)流動(dòng)場(chǎng)的數(shù)值模擬6PDTU攪拌槳所產(chǎn)生的流場(chǎng)介于徑向流與軸向流之間。 （a）槳葉高度100mm （b）槳葉高度130mm （c）槳葉高度170mm圖411 6PDTD槳不同槳葉高度時(shí)攪拌槽縱截面處速度矢量圖圖412所示分別是槳葉高度為100mm、130mm、170mm時(shí)縱截面速度云圖。（3）槳葉高度越小，攪拌槽底部流體流動(dòng)越充分。我還要深深感謝我的親人們，正是因?yàn)樗麄冊(cè)谏钌蠠o(wú)微不至的關(guān)懷和精神上極大的支持和鼓勵(lì)，才使我順利完成了四年的大學(xué)學(xué)業(yè)，充實(shí)而愉快地渡過(guò)了人生一個(gè)重要的階段。（4）隨著槳葉高度的增大，能量損耗隨之減小，所需攪拌功率隨之下降。同時(shí)，隨著槳葉高度的增加，槳葉附近的軸向射流區(qū)域隨之增大，流動(dòng)死區(qū)隨之縮小。由于6PDTU槳對(duì)流體的上揚(yáng)作用，使得流體產(chǎn)生高速向上的軸向流，將槳葉下部流體運(yùn)送到槳葉上部，使從槳葉末端甩出的流體沿斜上方排出，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)，流體之間劇烈的軸向作用，使整個(gè)攪拌槽混合均勻。湍流模型可以更好的解決高應(yīng)變率和流線彎曲程度較大的流體流動(dòng)。m3，粘度為1mPa（4）多重參考系法多重參考系法仍采用兩個(gè)參考系分別進(jìn)行計(jì)算，槳葉所在區(qū)域是以槳葉速度旋轉(zhuǎn)的參考系，其他區(qū)域使用靜止參考系，用來(lái)計(jì)算葉輪區(qū)以外的流動(dòng)場(chǎng)。后處理器用于對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行查看、處理和輸出。 研究?jī)?nèi)容針對(duì)本論文的研究目的，主要研究?jī)?nèi)容如下：（1）當(dāng)6DT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。并從宏觀上定量地比較了攪拌槳功率準(zhǔn)數(shù)的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值之間的誤差，分析認(rèn)為這種誤差是由網(wǎng)格、計(jì)算模型、槳葉實(shí)體模型等方面的原因引起的。對(duì)于軸向流攪拌槳，流體在槳葉的作用下，先向下流動(dòng)，碰到槽底后轉(zhuǎn)向沿槽壁向上流動(dòng)，到達(dá)液面后，再沿軸向向下流回槳葉區(qū)，形成簡(jiǎn)單的“單循環(huán)”流動(dòng)形式，其流型如圖22所示。對(duì)攪拌槽內(nèi)流動(dòng)場(chǎng)的深入研究，會(huì)將槽內(nèi)的混合技術(shù)推向一個(gè)更理性的高度，也提高了攪拌槽工程設(shè)計(jì)的可靠性[1]。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其它個(gè)人或集體已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。 flow field。攪拌槽內(nèi)部流動(dòng)場(chǎng)是極其復(fù)雜的隨機(jī)三維流動(dòng)，攪拌槳在槽內(nèi)造成的流動(dòng)形式，對(duì)固體小顆粒、液體、氣體的混合，氣體的溶解及熱量的傳遞有重要的影響。CFD可以模擬不同攪拌槳型式、尺寸和離底距離等對(duì)槽內(nèi)流動(dòng)場(chǎng)的影響。利用數(shù)值方法得到了流場(chǎng)中不同位置的三維時(shí)均速度，并將數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。 CFD軟件結(jié)構(gòu)CFD 軟件的目的是解決流體流動(dòng)問(wèn)題。內(nèi)環(huán)包括旋轉(zhuǎn)的槳葉，在以攪拌槳速度旋轉(zhuǎn)的參考系內(nèi)進(jìn)行計(jì)算。利用CFD方法對(duì)攪拌槽進(jìn)行單相流動(dòng)數(shù)值模擬，定性分析不同槳葉高度對(duì)槽內(nèi)流動(dòng)場(chǎng)和攪拌功率的影響，為攪拌槽的工業(yè)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用提供一定的參考作用。（2）將軸和槳定義為動(dòng)邊界，邊界類(lèi)型均為壁面邊界。 （a）槳葉高度100mm （b）槳葉高度130mm （c）槳葉高度170mm 圖47 6DT槳不同槳葉高度時(shí)攪拌槽縱截面處速度矢量圖圖48所示分別是槳葉高度為100mm、130mm、170mm時(shí)縱截面速度云圖。6PDTD攪拌槳的下壓運(yùn)動(dòng)使攪拌槽內(nèi)兩漩渦的分界面低于槳葉所在平面。說(shuō)明6DT槳能量損耗最大，6PDTU槳能量損耗中等，6PDTD能量損耗最小。參考文獻(xiàn)[1][D].北京:北京化工大學(xué)，2001.[2] Costes J，Coudere J