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液液连续搅拌槽内液滴尺寸分布 认领 引用
1
作者 武文娟 王皓正 +6 位作者 徐浩瀚 段晓霞 冯鑫 李冬 曹俊雅 梁杰 杨超 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第4期1945-1955,共11页
化工生产过程中涉及众多液液非均相反应体系,其传质效率通常取决于相间接触面积和混合均匀程度。鉴于液液两相密度差异对分散行为有显著影响,本文选用了密度差异较大的水-正己烷体系。为了研究搅拌时长、分散相进料流量以及理论停留时... 化工生产过程中涉及众多液液非均相反应体系,其传质效率通常取决于相间接触面积和混合均匀程度。鉴于液液两相密度差异对分散行为有显著影响,本文选用了密度差异较大的水-正己烷体系。为了研究搅拌时长、分散相进料流量以及理论停留时间等操作条件对液液连续搅拌槽分散相尺寸分布的影响规律,本文结合取样法及图像法分析了该体系中正己烷液滴的尺寸及其分布情况。结果表明,液滴的索特平均直径(d32)随着搅拌时长的增加先减小后趋于稳定;由于搅拌槽内湍流能量耗散速率分布不均匀且两相密度差异大等原因,液滴尺寸分布(droplet size distribution,DSD)在靠近液面的测量点Z2处比靠近搅拌桨排出区的测量位置Z1处更宽,相应的d32也更大;分散相进料体积流量增加会使液滴d32增大且DSD曲线变宽;随着理论停留时间增大,物料的循环次数增加,DSD曲线向小尺寸方向移动。本文为深入理解搅拌槽内液滴分散行为及搅拌反应器的优化设计提供了数据支撑以及理论指导。 展开更多
关键词 连续搅拌槽 图像分析法 液滴尺寸分布 理论停留时间
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螺旋管射流搅拌桨液液非均相混合过程分析 认领 引用
2
作者 张静 梁津宁 +2 位作者 龚斌 姜哲漩 郑子健 《化学工程》 CAS 北大核心 2026年第3期57-62,共6页
以组合成圆锥面的多根空心管作为射流搅拌桨对液液非均相进行混合,采用实验和数值模拟研究螺旋管和直管对混合过程的影响。结果表明:螺旋管入口形成迎流,而直管为自吸入口,迎流入口有效提升管内和射流出口速度。搅拌混合过程分为初期、... 以组合成圆锥面的多根空心管作为射流搅拌桨对液液非均相进行混合,采用实验和数值模拟研究螺旋管和直管对混合过程的影响。结果表明:螺旋管入口形成迎流,而直管为自吸入口,迎流入口有效提升管内和射流出口速度。搅拌混合过程分为初期、中期和后期3个阶段。搅拌中期螺旋管内分散相形成段塞流,使分散相第1次射出螺旋管时相含率接近1,高出直管搅拌桨1.5倍;搅拌后期螺旋管的迎流作用有效提高了分散相的分布均匀性。基于Q准则(基于速度梯度张量的第二不变量)的搅拌桨周围涡旋分布表明:直管背流侧形成尾涡,螺旋管未见尾涡,降低了搅拌阻力;射流出口处形成内外双涡,螺距较大的螺旋管迎流入口和较低的管路阻力有利于内外双涡的发展,有效提高液液非均相混合过程。本研究为非线性曲面作为搅拌桨叶提供了新颖的设计,促进射流理论在搅拌过程中的进一步发展。 展开更多
关键词 螺旋管 搅拌过程 液液非均相 迎流 涡旋
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基于CFD-PBM耦合模型的搅拌槽中气体分散特性研究 认领 引用
3
作者 李凯旋 李政权 +3 位作者 张博群 王贻得 石昊宇 周宗彦 《中国有色冶金》 CAS 北大核心 2026年第1期113-124,共12页
在气液搅拌的混合与分散过程中,气泡的尺寸和分布不仅决定气泡的上升速度和气体在液相中的停留时间,还直接影响含气率及气液接触面积。诸多学者采用计算流体动力学(CFD)研究了气泡尺寸分布、气体含量和液体速度,但均没有考虑气泡聚并和... 在气液搅拌的混合与分散过程中,气泡的尺寸和分布不仅决定气泡的上升速度和气体在液相中的停留时间,还直接影响含气率及气液接触面积。诸多学者采用计算流体动力学(CFD)研究了气泡尺寸分布、气体含量和液体速度,但均没有考虑气泡聚并和破碎的影响。群体平衡模型(PBM)重建了气泡尺寸分布,构建了气泡破碎和聚并的核函数,PBM与CFD结合,可以在搅拌罐等工艺设备中获得相当准确的气泡尺寸。本文采用CFD-PBM耦合模型,研究搅拌槽内气液分散过程的流体动力学,探究转速和气体流量对气泡尺寸分布、流场、数量浓度及气含率的影响,得到以下主要结论。该模型精度高于Basavarajappa的预测,且模拟结果对比最大误差不超过10%,能很好的预测气泡尺寸分布;搅拌转速显著影响气液混合效率,高转速(400 r/min)下气泡尺寸更小且分布均匀,气液传质性能显著提升;低气体流量(0.5 vvm)下,气泡生成量较少且分布不均匀,适当增加气体流量(0.7 vvm)有助于延长气泡滞留时间,但过高流量(0.9 vvm)可能导致气泡聚并和传质效率下降;高转速(400 r/min)下,搅拌桨叶片背液面区域会出现明显的气穴现象,这是由局部负压导致气体汇聚形成稳定的气腔,对搅拌效率和气液分散效果产生不利影响;通过合理调控转速和叶轮设计,可以减轻气穴现象所带来的不利影响,从而进一步提升搅拌效率和气体分散效果。实际生产中,可以通过优化搅拌速度与气体流量,来改善气泡分布和气液混合效果。 展开更多
关键词 搅拌槽 气液两相 CFD-PBM耦合模型 分散特性 气泡分布
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基于CFD瞬态模拟的搅拌空化对微胶囊粒径调控机制研究 认领 引用
4
作者 安金亮 田子厚 《中国科技论文》 CAS 2026年第5期362-373,共12页
为明确搅拌过程中空化现象对微胶囊粒径及其分布的影响机制,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)瞬态模拟方法,对不同搅拌转速条件下反应器内的流场特性及空化行为进行了系统研究。通过建立烧杯搅拌模型,模拟分析了550~... 为明确搅拌过程中空化现象对微胶囊粒径及其分布的影响机制,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)瞬态模拟方法,对不同搅拌转速条件下反应器内的流场特性及空化行为进行了系统研究。通过建立烧杯搅拌模型,模拟分析了550~850 r/min范围内不同搅拌转速下的流体体积分数分布、流线结构、湍流动能(turbulent kinetic energy,TKE)及剪切应力场特征,并结合实验制备结果,探讨流场变化与微胶囊粒径演化之间的关系。结果表明:随着搅拌转速的升高,流场湍动强度和局部剪切应力显著增强,空化现象逐渐加剧,对微胶囊破碎与粒径分布产生明显影响;其中,在650 r/min条件下,反应器内流场分布相对均匀,剪切应力适中,空化强度得到有效控制,所制备微胶囊粒径分布最为集中。实验结果与CFD模拟结果一致。研究表明,合理控制搅拌转速可有效调控空化行为,从而实现对微胶囊粒径的精准调控。本研究可为微胶囊制备过程中搅拌参数的优化提供理论依据和数值参考。 展开更多
关键词 流场 搅拌过程 胶囊粒径 CFD模拟 空化现象
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Multiscale synergistic enhancement mechanism of solid-liquid mixing in multi-shaft stirred reactors under variable-speed operation 认领 引用
5
作者 Tong Meng Yu Wang +5 位作者 Yijuan Tian Shuang Qin Yuyan Lin Peiqiao Liu Yundong Wang Zuohua Liu 《Chinese Journal of Chemical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2026年第2期293-307,共15页
Research on the solid-liquid mixing process and its enhancement mechanisms in multi-shaft stirred reactors still face challenges that limit its industrial applications.This work employs the RNG k-εmodel combined with... Research on the solid-liquid mixing process and its enhancement mechanisms in multi-shaft stirred reactors still face challenges that limit its industrial applications.This work employs the RNG k-εmodel combined with the EE-KTGF model to numerically simulate the solid-liquid mixing process within a multi-shaft stirred reactor,yielding satisfactory results when compared to experimental data.Comparative analysis of the solid-liquid mixing performance under four different operational conditions reveals that applying variable speed conditions to the bottom impeller results in a smaller solid concentration gradient,reduced particle settling rates,and an improvement in solid homogeneity by 2.74% to 3.22% compared to other operational conditions.This operational condition enables more effective suspension and uniform distribution of solid particles throughout the reactor,thereby enhancing overall mixing efficiency.Flow fieldanalysis under different operational conditions indicates that applying variable speed to the bottom impeller significantlyimproves flow fieldstability,reduces axial back-mixing,and optimizes the axial distribution of solid particles.Further dynamic mode decomposition of the flowfieldand time series analysis of modal coefficientselucidate a multi-scale synergistic nesting chaos-enhanced mechanism characterized by“macroscopic stability,mesoscopic matching,and microscopic resonance”.This work provides a theoretical foundation for the design and operational optimization of multi-shaft stirred reactors. 展开更多
关键词 Multi-shaft stirred reactors Two-phase flow Mixing Computational fluiddynamics Multiscale Dynamic mode decomposition
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新型错位桨反应器内黏性流体流动混合优化 认领 引用 被引量：1
6
作者 冯文凯 金光远 +3 位作者 朱正山 周逸凡 宋春芳 宋飞虎 《石油化工》 CAS CSCD 北大核心 2025年第7期937-945,共9页
提出一种由多种搅拌桨调整组合得到的锚式-简式螺带错位桨(新型错位桨),采用计算流体动力学分析了新型错位桨反应器内黏性流体流动混合特性,并基于机器学习预测改进新型错位桨的几何结构。模拟结果表明,搅拌桨径是影响功率准数的主要因... 提出一种由多种搅拌桨调整组合得到的锚式-简式螺带错位桨(新型错位桨),采用计算流体动力学分析了新型错位桨反应器内黏性流体流动混合特性,并基于机器学习预测改进新型错位桨的几何结构。模拟结果表明,搅拌桨径是影响功率准数的主要因素,而离底间隙和桨间距对功率准数的影响很小;随着桨径增大,搅拌桨局部扰动与整体循环能力增强,混合时间缩短;混合时间随离底间隙增大而缩短,桨间距在一定范围内对混合时间影响较小,超过临界值后显著增加;对比分析了三种不同的机器学习模型,梯度提升机是最适合的模型。 展开更多
关键词 锚式-简式螺带错位桨 黏性流体 计算流体力学 机器学习
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分形穿流桨搅拌槽内假塑性流体的混合行为 认领 引用 被引量：1
7
作者 谷德银 杨豪 +1 位作者 李昌树 刘作华 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2025年第6期2569-2579,共11页
为了增大洞穴区,减小停滞区,提高假塑性流体的混合效率,将分形理论应用于桨叶的穿孔设计,提出一种分形穿流搅拌桨来强化假塑性流体的混合行为。采用实验和计算流体力学探究了分形穿流桨搅拌槽内假塑性流体的混合行为。结果表明,在相同Re... 为了增大洞穴区,减小停滞区,提高假塑性流体的混合效率,将分形理论应用于桨叶的穿孔设计,提出一种分形穿流搅拌桨来强化假塑性流体的混合行为。采用实验和计算流体力学探究了分形穿流桨搅拌槽内假塑性流体的混合行为。结果表明,在相同Reynolds数下,分形穿流桨(FPT)体系的搅拌功耗和功率准数均低于RT桨体系,但随着穿流孔分形迭代次数的递增,搅拌功耗和功率准数有所增加。在相同功耗下,相较于RT桨,FPT桨能够增强对流体的剪切作用,增大剪切应变率,增加流体的流动性,缩短流体的无量纲混合时间,增大洞穴区,减小停滞区,增大流体的混沌混合程度。其中,FPT-1桨体系的无量纲混合时间缩短了2.88%~5.65%,洞穴区域面积增加了6.58%;FPT-2桨体系的无量纲混合时间缩短了8.04%~11.00%,洞穴区域面积增加了8.25%。与普通矩阵排列的穿流孔相比,分形排布的穿流孔更有助于改善流体混合效果,提高流体混合效率。 展开更多
关键词 分形穿流搅拌桨 混合 假塑性流体 计算流体力学
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Research on fluid motion characteristics and structural evolution in reciprocating mixing tanks 认领 引用
8
作者 Li Wang Shibo Wang +2 位作者 Huiqiang Yang Yuling Zhai Jianxin Xu 《Chinese Journal of Chemical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2025年第3期120-134,共15页
A new stirring method,reciprocating stirring,is developed by incorporating a periodic axial reciprocating motion into conventional stirring.This study employs computational fluid dynamics methods,utilizing volume of f... A new stirring method,reciprocating stirring,is developed by incorporating a periodic axial reciprocating motion into conventional stirring.This study employs computational fluid dynamics methods,utilizing volume of fluid and user-defined functions to control and analyze the flow field characteristics in a reciprocating stirred tank.Compared to conventional stirring,reciprocating stirring increases the overall fluid velocity by approximately 7.9%,turbulent kinetic energy(TKE)by 35.9%to 45.6%,and the turbulent dissipation rate by 10.6%to 15.7%.The primary reason is the dynamic integration of multiple flow regions,which enhances fluid interface interactions.Additionally,the study investigates the dynamic evolution of the vortex structure,uncovering the correlation between the impeller's start-stop behavior and the vortex area.The optimal impeller plate designs,forward sine-4/12D and reverse sine-5/12D,were determined based on the effective area of TKE.Reciprocating stirring,in comparison to conventional stirring,enhances secondary flow intensity by 67.3%to 93.7%and shortens mixing time by 56.6%to 173.0%. 展开更多
关键词 Reciprocating stirring Numerical simulation Vortex Chaotic properties Mixing enhancement
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综合多目标优化和多准则决策的搅拌过程模拟 认领 引用
9
作者 武煜坤 李政权 +4 位作者 张博群 陈慧敏 王贻得 李凯旋 李明周 《中国粉体技术》 CAS CSCD 2025年第2期15-30,共16页
【目的】基于已开发的计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)-人工神经网络(artificial neural network,ANN)数据预测模型,利用反映不同决策者偏好的多准则决策方法,针对性地解决搅拌釜在不同工业应用中能耗和搅拌效率的均衡... 【目的】基于已开发的计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)-人工神经网络(artificial neural network,ANN)数据预测模型,利用反映不同决策者偏好的多准则决策方法,针对性地解决搅拌釜在不同工业应用中能耗和搅拌效率的均衡需求和特定偏好需求问题。【方法】利用第二代非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithmⅡ,NSGAⅡ)对CFD-ANN数据预测模型的预测结果进行优化,得到Pareto解集;分别通过熵权法和主观权重对各变量的影响分析确定目标权重占比,并针对不同工业应用场景,利用多准则决策从Pareto解集中选择相应的最优解。【结果】通过优化均衡最优解Opt1,与基础案例Base case相比,能耗降低52.49%,流体混合程度提升1.35%,悬浮均匀性提高72.31%;偏好功率准数Np的最优解降低功耗86.5%,偏好流量准数Nq的最优解达到Pareto解集中的理想状态,偏好σ的最优解将固体浓度标准差降低至Base case的9.93%的同时,也能优化能耗。【结论】基于决策者偏好的多准则决策方法在平衡多个相互冲突的目标方面是有效的。 展开更多
关键词 搅拌釜 计算流体力学 人工神经网络 第二代非支配排序遗传算法 优劣解距离法
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基于CFD的搅拌桨叶角度对流场影响研究 认领 引用 被引量：1
10
作者 袁稳沉 方明康 单超 《科技资讯》 2025年第16期111-113,共3页
大量研究表明,反应釜流场中湍流强度、湍流能量耗散率、剪切力等特征都与结晶的成核、生长、熟化过程相关。流场中的湍动能、湍流耗散率等特征难以通过实验测量,因此,借助计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)仿真技术探... 大量研究表明,反应釜流场中湍流强度、湍流能量耗散率、剪切力等特征都与结晶的成核、生长、熟化过程相关。流场中的湍动能、湍流耗散率等特征难以通过实验测量,因此,借助计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)仿真技术探究了搅拌釜中搅拌桨叶片对流场力学特征的影响。研究结果表明,竖直(即角度为90°)叶片所制造的宏观混合效果最好,45°叶片所产生的宏观混合效果次之;随着叶片角度的增大,高能量耗散区域先增大后缩小,45°叶片所产生的高能量耗散区最大;45°的叶片能够产生最好的微观混合和较好的宏观混合。 展开更多
关键词 计算流体力学 搅拌桨叶 反应釜 流场
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湍流搅拌槽内固液悬浮的数值模拟及实验验证 认领 引用 被引量：1
11
作者 李庚鸿 李志鹏 +1 位作者 高正明 DERKSEN Jos 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2025年第8期4567-4570,共4页
针对湍流搅拌槽内固液悬浮过程进行了颗粒解析的数值模拟:搅拌雷诺数Re=9800,固体颗粒处于部分悬浮状态。采用格子玻尔兹曼方法对液相流体进行直接数值模拟,并基于浸没边界法在颗粒尺度下解析固体颗粒的运动。为验证数值模拟结果,利用... 针对湍流搅拌槽内固液悬浮过程进行了颗粒解析的数值模拟:搅拌雷诺数Re=9800,固体颗粒处于部分悬浮状态。采用格子玻尔兹曼方法对液相流体进行直接数值模拟,并基于浸没边界法在颗粒尺度下解析固体颗粒的运动。为验证数值模拟结果,利用颗粒解析PIV实验获得了颗粒体积分数在1%~8%工况下液相平均速度场和湍流动能分布。结果表明,颗粒解析数值模拟结果与PIV实验数据吻合良好。本文模拟方法可为模化固液两相搅拌体系中固体颗粒间以及颗粒与液相流体间复杂相互作用提供一种新思路。 展开更多
关键词 固液悬浮 搅拌槽 湍流 格子玻尔兹曼 颗粒解析模拟
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Improvement on the distribution uniformity of hydrodynamics in a stirred tank with an H-like fractal impeller 认领 引用
12
作者 Hui Li Pan You +2 位作者 Xiaoyang Chen Huiming Yang Peicheng Luo 《Chinese Journal of Chemical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2025年第6期83-94,共12页
Fractal theory provides a new strategy for equipment design.In this work,we propose a novel H-like fractal(HLF)impeller to improve the uniformity of the distribution of hydrodynamics in stirred tanks.The impellers are... Fractal theory provides a new strategy for equipment design.In this work,we propose a novel H-like fractal(HLF)impeller to improve the uniformity of the distribution of hydrodynamics in stirred tanks.The impellers are constructed by replacing two vertical blades or four legs with two or four H-like subblades by fractal iterations,respectively.Flow characteristics including velocity and turbulent kinetic energy(TKE)distributions,vortices,power number,are predicted by large eddy simulation.Compared with Rushton turbine(RT)impeller when H/T=1(or dual RTs when H/T=1.5,triple RTs when H/T=2),the HLF impeller can produce a flow field with more uniform distributions of larger velocities and TKE level.The impeller with more fractal iteration times can further improve the distribution uniformity of hydrodynamics in the case of high H/T.Power analysis shows that this is mainly due to the improved energy utilization efficiency by the fractal structure design. 展开更多
关键词 Fractal Impeller Mixing Stirred tank Large eddy simulation(LES)
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刚柔组合搅拌桨强化搅拌槽中流体混沌混合 认领 引用 被引量：34
13
作者 刘作华 陈超 +2 位作者 刘仁龙 陶长元 王运东 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第1期61-70,共10页
搅拌槽内普遍存在着两种不同类型的混合区域:混沌混合区和规则区。增大混沌混合区,是提高流体混合效率、降低搅拌过程能耗的重要途径。而合理设计搅拌桨有助于流体形成适宜的流动状态,实现混沌混合。柔性体与刚性体组合,可设计出具有多... 搅拌槽内普遍存在着两种不同类型的混合区域:混沌混合区和规则区。增大混沌混合区,是提高流体混合效率、降低搅拌过程能耗的重要途径。而合理设计搅拌桨有助于流体形成适宜的流动状态,实现混沌混合。柔性体与刚性体组合,可设计出具有多体运动行为的刚柔组合搅拌桨,可强化流体混沌混合行为。结合Matlab软件,实验研究了双层桨搅拌槽内自来水体系的最大Lyapunov指数(LLE)和多尺度熵(MSE)的变化规律,对比分析了刚性桨和刚柔组合桨两种桨叶对流体混沌混合的影响。结果表明,刚柔组合桨强化流体的运动特性,使更多流体进入混沌混合状态。在转速为210 r·min-1时,流体的混沌混合达到最佳状态,刚性桨体系的LLE为0.041,而刚柔组合桨体系的LLE为0.048;刚柔组合桨可有效耗散能量,使整个槽体的能量分布均匀,刚柔组合桨在150 r·min-1时的多尺度熵率与刚性桨在210 r·min-1时基本相近;刚柔组合桨体系的混合时间均低于刚性桨体系,在转速为120 r·min-1时,刚柔组合桨使流体的混合时间缩短了26%左右。刚柔组合桨可改变流场结构和能量耗散方式,强化流体混沌混合,实现高效节能操作。 展开更多
关键词 混合 搅拌槽 传递 混沌 最大Lyapunov指数 多尺度熵 刚柔组合桨
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刚-柔组合搅拌桨强化流体混沌混合 认领 引用 被引量：22
14
作者 刘作华 孙瑞祥 +2 位作者 王运东 陶长元 刘仁龙 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第9期3340-3349,共10页
合理设计搅拌反应器的桨叶,强化流体流动与混合行为,是实现流体高效、节能混合的重要手段。柔性体与刚性体组合,可设计出具有多体运动行为的刚-柔组合搅拌桨。结合PIV流场观测和CFD模拟,对比分析了刚性桨和刚-柔组合桨对流场结构及流体... 合理设计搅拌反应器的桨叶,强化流体流动与混合行为,是实现流体高效、节能混合的重要手段。柔性体与刚性体组合,可设计出具有多体运动行为的刚-柔组合搅拌桨。结合PIV流场观测和CFD模拟,对比分析了刚性桨和刚-柔组合桨对流场结构及流体混沌混合行为的影响。结果表明,与刚性搅拌桨相比,刚-柔组合桨的柔性端强化能量传递,流体流速衰减速率降低25%,有利于搅拌桨输入能量在流场结构内的有效分配。传统刚性六凹叶和六直叶涡轮桨搅拌反应器内流体形成的流线结构具有明显的周期吸引子,其时均流场的分形维数分别为1.9046和1.9138。刚-柔组合六直叶涡轮桨搅拌反应器内流体流线呈明显的准周期性吸引子性质,其流场分形维数为1.9337,而刚-柔组合六凹叶涡轮桨搅拌反应器内流体流线具有典型的混沌吸引子性质,其流场分形维数为1.9545。刚-柔组合搅拌桨可改变流体流线的吸引子来调控流场的多尺度结构,强化流体混沌混合,实现高效节能操作。 展开更多
关键词 混合 混沌 搅拌槽 刚一柔组合搅拌桨 分形维数 CFD模拟 吸引子
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机械强化制备二氧化碳水合物的特性研究 认领 引用 被引量：22
15
作者 刘妮 李菊 +3 位作者 陈伟军 刘道平 谢应明 祁影霞 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第2期51-54,共4页
搅拌是促进CO2水合物快速制备的1种有效的机械强化方法。为提高水合物的生成速率并且降低能耗,在小型高压水合物反应装置上实验研究不同搅拌时机对CO2水合物生成特性的影响。结果发现,搅拌可以大大提高CO2的溶解速率,使CO2气体在3 min... 搅拌是促进CO2水合物快速制备的1种有效的机械强化方法。为提高水合物的生成速率并且降低能耗,在小型高压水合物反应装置上实验研究不同搅拌时机对CO2水合物生成特性的影响。结果发现,搅拌可以大大提高CO2的溶解速率,使CO2气体在3 min内即可达到溶解饱和。此外,水合物生成过程中搅拌时机的选择也非常关键。研究发现,仅在气体溶解和降温成核过程中实施35 min的搅拌不仅可以显著提高CO2水合物的生成速率,而且大大缩短了搅拌时间,与静态反应系统相比,能耗可降低86%。 展开更多
关键词 CO2 水合物 搅拌 溶解 能耗 减排
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柔性桨与自浮颗粒协同强化高黏度流体混沌混合 认领 引用 被引量：26
16
作者 刘作华 杨鲜艳 +3 位作者 谢昭明 刘仁龙 陶长元 王运东 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第8期2794-2800,共7页
高黏度流体混合处于层流状态,存在混沌混合区和隔离区,混沌混合是提高其混合效率的有效方法。为增强高黏度流体的混沌混合,在甘油体系中采用柔性搅拌桨并加入自浮颗粒,实验研究了最大Lyapunov指数(LEmax)随单位体积功耗(Pv)的变化规律... 高黏度流体混合处于层流状态,存在混沌混合区和隔离区,混沌混合是提高其混合效率的有效方法。为增强高黏度流体的混沌混合,在甘油体系中采用柔性搅拌桨并加入自浮颗粒,实验研究了最大Lyapunov指数(LEmax)随单位体积功耗(Pv)的变化规律。结果表明,只加入固体颗粒对原体系LEmax的影响不大,当Pv=2000W.m-3时,使用柔性桨后体系LEmax增加10.29%;柔性桨与固体颗粒协同作用时,可使体系LEmax增加30.86%。在Pv≤2000W.m-3时,柔性桨和自浮颗粒协同强化高黏度流体混沌混合的效果最好。 展开更多
关键词 柔性搅拌桨 自浮颗粒 高黏度流体 最大Lyapunov指数 混沌混合
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涡轮桨搅拌槽内混合过程的数值模拟 认领 引用 被引量：39
17
作者 张国娟 闵健 +2 位作者 高正明 牛国瑞 施力田 《北京化工大学学报（自然科学版）》 EI CAS 2004年第6期24-27,32,共4页
文中采用FLUENT软件对六直叶涡轮桨搅拌槽内的混合过程进行了数值模拟 ,选用多重参考系法(MRF)及标准k ε模型 ,将速度场与浓度场方程分开进行求解 ,所得的混合时间的模拟结果与实验值相吻合。同时用计算机流体力学 (CFD)方法研究了不... 文中采用FLUENT软件对六直叶涡轮桨搅拌槽内的混合过程进行了数值模拟 ,选用多重参考系法(MRF)及标准k ε模型 ,将速度场与浓度场方程分开进行求解 ,所得的混合时间的模拟结果与实验值相吻合。同时用计算机流体力学 (CFD)方法研究了不同的加料点、监测点位置及操作条件对混合时间的影响规律 ,模拟结果表明 :混合过程主要由搅拌槽内的流体流动所控制 ,混合时间与加料点及监测点位置密切相关。研究结果对于工业搅拌反应器的优化具有一定的参考意义。 展开更多
关键词 混合时间 计算流体力学(CFD) 数值模拟 搅拌槽 涡轮桨
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刚柔组合搅拌桨强化流体混合的流固耦合行为 认领 引用 被引量：15
18
作者 朱俊 周政霖 +4 位作者 刘作华 郑雄攀 刘仁龙 陶长元 王运东 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第10期3849-3856,共8页
传统刚性搅拌桨通过对流体的剪切作用实现能量的传递,而刚柔组合搅拌桨可通过其多体运动行为强化能量传递。基于搅拌桨桨叶与流体之间的耦合运动作用,结合ANSYS Workbench仿真平台,采用双向流固耦合方法,模拟计算了刚性搅拌桨与刚柔组... 传统刚性搅拌桨通过对流体的剪切作用实现能量的传递,而刚柔组合搅拌桨可通过其多体运动行为强化能量传递。基于搅拌桨桨叶与流体之间的耦合运动作用,结合ANSYS Workbench仿真平台,采用双向流固耦合方法,模拟计算了刚性搅拌桨与刚柔组合搅拌桨桨叶的等效应力和总变形量,研究了流场的宏观结构;并通过测定混合时间和计算搅拌桨功耗对比分析了两种不同搅拌体系的混合行为。结果表明:刚柔组合搅拌桨使体系的混合时间缩短了近32%,搅拌桨功耗下降了7%,其桨叶尖端的变形量是刚性搅拌桨的105倍,其应力比刚性搅拌桨增加了83%;与刚性搅拌桨相比,刚柔组合搅拌桨在流固耦合作用下对流体的作用力更大,能够更好地传递能量,增强流体运动,强化流体混合。 展开更多
关键词 混合 流体 传递 刚柔组合搅拌桨 ANSYS Workbench 流固耦合
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刚柔组合搅拌桨与刚性桨调控流场结构的对比 认领 引用 被引量：19
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作者 刘作华 曾启琴 +3 位作者 杨鲜艳 刘仁龙 王运东 陶长元 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期2078-2084,共7页
高黏度流体处于层流状态时,普遍存在的混合隔离区,降低了流体的混合效率。减小或消除隔离区,是实现流体高效混合的基本途径。采用实验研究与数值模拟相结合的方法,对刚性六直叶涡轮桨(刚性桨)和刚柔组合六直叶涡轮桨(组合桨)的流场结构... 高黏度流体处于层流状态时,普遍存在的混合隔离区,降低了流体的混合效率。减小或消除隔离区,是实现流体高效混合的基本途径。采用实验研究与数值模拟相结合的方法,对刚性六直叶涡轮桨(刚性桨)和刚柔组合六直叶涡轮桨(组合桨)的流场结构进行研究,对比分析了两种桨叶在相同功耗(3 kW·m-3)时的轴向、径向和切向的速度矢量图、速度云图以及速度分布散点图。结果表明,刚性桨的能量集中在桨叶尖端部分,远离桨叶区域的流体速度很小甚至为0 m·s-1;而组合桨可将能量从桨叶尖端扩散至全槽,使槽内流体均具有一定的流速,提高了混合效率,且显色实验与数值模拟结果一致,组合桨体系的混合隔离区在短时间内就可消除,混合良好,而刚性桨体系的混合隔离区始终存在,混合效果不佳。 展开更多
关键词 混合 混沌 搅拌槽 刚柔组合桨 数值模拟
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轴流桨搅拌槽三维流场数值模拟 认领 引用 被引量：65
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作者 侯拴弟 张政 +1 位作者 王英琛 施力田 《化工学报》 EI 北大核心 2000年第1期70-76,共7页
利用k -ε湍流模型预测了搅拌槽在不同操作条件下宏观速度场 ,模型成功预测了搅拌槽内速度分布 ,计算结果与实验结果吻合较好 .模型预测结果表明 ,搅拌槽内宏观流动场受搅拌桨槽径比影响较大 .对单层搅拌桨 -槽体系 ,挡板前后宏观流动... 利用k -ε湍流模型预测了搅拌槽在不同操作条件下宏观速度场 ,模型成功预测了搅拌槽内速度分布 ,计算结果与实验结果吻合较好 .模型预测结果表明 ,搅拌槽内宏观流动场受搅拌桨槽径比影响较大 .对单层搅拌桨 -槽体系 ,挡板前后宏观流动场差别很大 ,在挡板以前区域 ,轴向流动较强 ,在整个r -z断面上形成一个整体循环 ;而在挡板后面区域 ,流体在桨叶安装位置高度附近转向轴心流动 ,槽体上半部区域形成二次循环区域 ,且二次循环区域内流体以向下流动为主 . 展开更多
关键词 搅拌槽 湍流运动 数值模拟 轴流浆 三维流场
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