优化大容量液体恒温槽的三维流场与温度场模拟

本文主要探讨了大容量液体恒温槽内部温度场和流场的优化设计，针对传统恒温槽在流动均匀性方面存在的依赖大量试验和测试的问题，作者采用Fluent软件并结合重整化群(RNG) k-ε湍流模型进行三维数值模拟。这种方法有助于减少实际实验中的试错过程，提高设计效率。 研究重点在于分析搅拌器转速、叶片角度、搅拌器数量以及整流栅孔隙率等关键参数对恒温槽性能的影响。整流栅采用多孔介质模型处理，这是一种精确模拟复杂介质流动的有效工具。结果显示，采用变角度三层搅拌叶片（45°、30°和15°），配合双搅拌器结构，当转速设定为1500 r/min，整流栅孔隙率设为0.3071时，能够实现最佳的温度场和流场分布。这一设计方案使得恒温槽工作区域的温度均匀度达到4.5mK，模拟结果与实际测量数据基本一致，证明了数值模拟方法的有效性。 研究的关键词包括恒温槽、重整化群k-ε湍流模型、多孔介质以及数值模拟。这些关键词突出了本文的核心研究内容，即如何通过理论模拟来优化恒温槽的设计，以提升其温度控制的精度和稳定性。 此外，文中引用了先前的研究成果，如文献中提到的大容量六面板加热高温空气恒温槽的例子，以显示恒温槽性能对实验结果的直接影响。这表明恒温槽的设计不仅影响实验的准确度，而且对整个研究流程有着至关重要的作用。 总结来说，这篇文章提供了一种通过数值模拟优化大容量液体恒温槽设计的方法，对于提高实验设备的性能和降低实验成本具有重要意义，对于相关领域的科研人员和技术工程师来说，是一项实用且有价值的研究成果。