内外组合桨搅拌设备流场特性数值分析

"该资源是一篇发表于2005年的工程技术论文，主要研究了带有内外组合桨的搅拌设备内部流场的特性。通过滑移网格法模拟了不同转速下，以98%甘油和1.5%（wt）CMC水溶液作为工作介质的流场情况。对比单桨与内外组合桨的效果，分析了速度、速度变化率、表观粘度和剪切速率的分布。研究表明，内外组合桨在中粘牛顿流体中，虽然在罐内主体区远离罐壁的径向速度有所减弱，但在局部区域增强，而对假塑性流体的径向速度整体增强，能有效加强轴向循环并改善近壁区流动状态，尤其对假塑性流体的改善效果更优。此外，内外组合桨还能显著提高剪切速率并使其分布更均匀。" 这篇论文的核心知识点包括： 1. **滑移网格法**：这是一种计算流体动力学（CFD）中的技术，用于模拟边界层或移动网格的问题，如搅拌设备中的旋转桨叶引起的流场。 2. **内外组合桨**：这种搅拌设备设计包含两个旋转方向相反的桨叶，一个位于内部，一个位于外部，旨在优化混合效果。 3. **中粘牛顿流体与假塑性流体**：中粘牛顿流体遵循牛顿流体模型，其粘度不随剪切速率改变；假塑性流体则在剪切力作用下表现出粘度降低的特性，如CMC水溶液。 4. **流场分析**：通过模拟研究了不同高度处的速度、速度变化率、表观粘度和剪切速率的分布，这些参数是评估流体混合均匀性和流动状况的关键。 5. **搅拌效果比较**：内外组合桨与单桨相比，前者在中粘牛顿流体中能改善罐壁附近的流动状况，对假塑性流体的搅拌效果更优，尤其是在径向速度的增强上。 6. **轴向循环**：内外组合桨能加强轴向的流体循环，这对于均匀混合至关重要，特别是在处理具有不同流动特性的流体时。 7. **剪切速率**：内外组合桨不仅提高了剪切速率，还使得剪切速率的分布更加均匀，这对于某些工艺过程（如分散、乳化和反应混合）来说是非常重要的。 这篇论文的研究成果对于理解和优化搅拌设备设计，尤其是处理复杂流体行为，如在化工、制药和食品工业中的应用，提供了有价值的理论基础和参考。