探究搅拌槽内流动结构的piv研究

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1、北京化工大学硕士研究生学位论文日期：二oo七年五月三十日北京化工大学位论文原创性声明：IlIIIIIIIIIIIIIIlUlY1810567本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：是查二日期：2Q垒1：笸：亟关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大

2、学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在上年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。作者签名：导师签名：美参．日期：坌叟望工￡五日期：衅‘：墅；学位论文数据集中图分类号TQ027学科分类号530

3、．11论文编号1001020070072密级公开学位授予单位代码10010学位授予单位名称北京化工大学作者姓名吴莹学号2004000072获学位专业名称化学工程获学位专业代码081701课题来源自然科学基金研究方向流体混合论文题目搅拌槽内流动结构的PIV研究关键词搅拌槽；流动结构；粒子图像测速技术论文答辩日期2007年5月31日·论文类型1．基础研究学位论文评阋及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师高正明教授北京化工大学流体混合评阅人l张卫东教授北京化工大学传质与分离评阅人2包雨云副教授北

4、京化工大学流体混合评阅人3黄雄斌研究员北京化工大学流体混合评阅人4评阅人5椭员会拂张卫东教授北京化工大学传质与分离答辩委员1包雨云副教授北京化工大学流体混合答辩委员2黄雄斌研究员北京化工大学流体混合答辩委员3答辩委员4答辩委员5注：一．论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它二．中图分类号在《中国图书资料分类法》查询．三．学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB／T13745-9)Ⅸ学科分类与代码》中查询．四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成．一一十r}pI一，h{摘要搅拌槽

5、内流动结构的PIV研究在化工过程及有关的工业生产中，流体混合占有很重要的地位。各种形式的搅拌槽广泛应用于化学工程、石化工程、生物技术工程以及制药工程等领域。由于搅拌目的多样性和混合反应的复杂性，当前的混合技术还存在不少问题：搅拌槽内的流动是三维的、不稳定的湍流，脉动和随机湍流给流速测量带来了很大困难等等。为了有效控制相关的混合和反应，就需要有效的认识搅拌槽内流场和流动结构。近十几年，国外学者利用PIV对搅拌槽内的流场进行的研究，多集中在小尺度的搅拌槽中进行，而对于同一搅拌槽中，桨叶直径对流场影响的研

6、究很少。本实验使用粒子图像测速技术(PIV,ParticleImageVelocimetry)对Rushton涡轮桨，全挡板的搅拌槽内流场结构进行研究。在标准配置的搅拌槽内，测得桨叶转过六个不同角度处的流场图像，分析处理得到桨叶附近的速度场和湍流动能分布。在同一搅拌槽中采用固定Re数的准则，对比不同直径的Rushton涡轮桨的速度和湍流动能分布。结果表明，Rushton桨叶产生的径向射流沿径向方向是向上方倾斜的，倾斜角度在5"--6度；在排出区，湍流动能沿径向先增加至一峰值后减小；使用不同桨叶直径的

7、Rushton涡轮桨，无因次化后的速度和湍流动能的大小和分布并无差别。但是大直径的桨叶以较小的输入功率，产生高排液量和低剪切速率，小直径的桨叶则用较大的输入功率，产生低排液量和高剪切速率；径向射流偏角随着桨径的增大而略微增大。本文的研究对搅拌槽内的流场研究有参考意义。关键词：搅拌槽；流动结构；粒子图像测速技术(PIV)ABSlllACrPIVSTUDYOFFLOWSTRUCTUREINASTIRRED删KABSTRACTMixingprocessisimportantunitoperationinc

8、hemicalengineeringandmetallurgicalindustry,andmixingequipmentsarewidelyusedinchemicalengineering，foodindustry,petrochemicalprojects，biotechnologyandpharmaceuticalengineeringandotherfieldstostrengthenthesingleormultiphasefluidindispersio