文档介绍：第 35 卷第 3 期北京化工大学学报 Vol. 35, N o. 3
2008 年 JOU RNAL OF BEIJING U NIVERSIT Y O F CHEM ICA L T ECHN OL OGY 2008
扭旋叶片组合对静态混合器流场特性影响
龚
斌
张
静
张春梅
吴剑华*
( 沈阳化工学院机械工程学院, 辽宁沈阳
110142)
摘
要: 运用 FL U EN T 计算软件, 对一个截面上安有一至四个扭旋叶片的静态混合器内流场分别进行模拟计算分
析。结果表明: 单叶片静态混合器内仅有一个较大旋涡, 而多叶片组合静态混合器内有数量为叶片数量二倍的旋
涡, 且两两旋向相反交替排列; 按单叶片、双叶片组合、三叶片组合、四叶片组合顺序静态混合器内湍动能与湍流强
度呈递增趋势; 在同一流速下按双叶片组合、三叶片组合、单叶片、四叶片组合顺序各混合器流体阻力逐渐增加。
关键词: 静态混合器; 数值模拟; 湍流强度; 湍动能; 流体阻力
中图分类号: T Q 051
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经验, 缺乏可靠依据。
引
言
本文运用 FLU ENT 流体力学计算软件对含扭
静态混合器是由在光滑直管内装入不同形状混旋叶片的静态混合器内流场进行数值模拟计算, 从
合元件构成的一种新型高效混合设备[ 1] 。扭旋叶管内旋涡、湍动能、湍流强度及流体阻力等几方面研
片是繁复多样的混合元件中的典型代表之一, 以扭究扭旋叶片的组合对静态混合器流场特性的影响,
旋叶片为混合元件的常见静态混合器有美国的 SK 为工程应用中扭旋型静态混合器的选用提供参考。
型和日本的 H i 型等, 这两种静态混合器在管内一个为论述方便, 对一个截面上分别安有一至四个扭旋
截面上分别安有一个和两个扭旋叶片[ 2
3] , 由本课叶片的静态混合器分别称为单叶片静态混合器、双
题组开发的一个截面上安有四个扭旋叶片的新型静叶片组合、三叶片组合、四叶片组合静态混合器。
态混合器已在环氧丙烷的工业生产中获得了成功应
数值模拟
用[ 4] 。 1
扭旋叶片的加入使混合管内流体的流动变得非数值模拟计算采用湍流模型中常用的 RNGk
常复杂, 尤其是一个截面上安有多个扭旋叶片时, 从模型, 应用 FLUENT 三维单精度分离解算器, 速度
理论上寻求管内流场的解析解异常困难。计算流体和压力的耦合采用 Simple 算法。求解流体流动控
力学的发展为采用数值模拟方法研究复杂流场提供制方程可以表示为[ 12] :
了可能, 近年来科研人员运用数值模拟方法对静态
(
)
+ div(
u
) = div(
grad
) + S ( 1)
混合器中流体流动特性进行了大量研究, 在表明
t
CFD 是研究静态混合器流场特性的有效方法之一式中:
为流体密度;
为通用变量;
为广义扩散
的同时也取得了许多成果[ 5
11] 。但对以扭旋叶片为系数; S 为广义源项。
混合元件的静态混合器研究集中在 SK 型静态混合对不同扭旋叶片组合的静态混合器分别建立计
器上, 对其他扭旋型静态混合器研究很少, 互相间的算模型: 混合器内径为 100 mm, 管总长 1200 m m, 在
性能比较研究更少, 使得工程应