偏心攪拌反應器內自由表面湍流流動與混合特性研究

《偏心攪拌反應器內自由表面湍流流動與混合特性研究》是依託山東大學，由楊鋒苓擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：偏心攪拌反應器內自由表面湍流流動與混合特性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：楊鋒苓
• 依託單位：山東大學

中文摘要

偏心攪拌作為改善混合效果的一種有效方式，引起了學術界廣泛的研究和重視。流場特性是決定攪拌反應器性能的關鍵因素,現有研究發現湍流時偏心攪拌反應器內的流體存在明顯的液面變形，但未深入開展考慮液面變形時流動特性研究。鑒於此，本項目擬對偏心攪拌反應器內的自由表面湍流流動特性及其對反應器內液液混合和固液懸浮的影響進行研究。通過建立自由表面攪拌流場的數值模型和模擬方法，研究偏心攪拌反應器內的自由表面湍流流動特性及其影響因素；將組分傳輸模型與VOF模型相耦合，建立反映液面變形影響的液液混合過程的數學和數值模型，研究偏心攪拌反應器內的混合特性；建立耦合的VOF和Eulerian多相流模型，研究自由表面偏心攪拌反應器內的固液懸浮性能。此外，還開展實驗測試研究，用於驗證數值模擬結果,同時評價所建模型的可靠性及有效性。項目預期成果可為攪拌流場與混合的研究提供理論依據，同時為偏心攪拌在過程工業中的套用奠定基礎。

結題摘要

該項目以攪拌設備，尤其是偏心攪拌設備，為研究對象，建立了攪拌流場的分離渦模擬方法，對攪拌槽內流體的流動與混合規律進行了研究，並就提高混合效率提出了一些措施。在該項目的資助下，取得了以下主要成果：建立了攪拌流場的分離渦模型和模擬方法，與VOF模型相結合，研究了湍流狀態下偏心攪拌槽及無擋板中心攪拌槽內的自由液面流場特性，分析了重力在自由表面湍流攪拌流場模擬中的重要性,，模擬了自由液面的變形情況；採用所建立數值模型和模擬方法，研究了初始時處於分層狀態的互溶流體的混合規律；自主設計了六直葉格線狀圓盤渦輪式攪拌槳，採用分離渦模型研究了該槳的湍流流場特性與混合性能，通過與標準渦輪槳的對比，驗證了其優越性；開發設計了一類錯位葉片攪拌槳，研究了槳葉寬度對流場特性的影響規律以及錯位六直葉圓盤渦輪槳的氣液混合性能，還模擬研究了雙層錯位六葉半圓管盤式渦輪槳攪拌槽內的氣液混合性能；設計了一種半圓管擋板攪拌槽，分析了湍流流場特性，能提高流體速度分布均勻程度，增大流體的軸向和切向速度以及湍動能，而且具有一定的節能功效；設計了一種提升式攪拌器，和一種自激振動型柔性葉片攪拌器；開發了基於AMR單片機混沌映射控制的混沌攪拌控制系統，獲批了發明專利。所取得了研究成果豐富了攪拌混沌混合研究內容。