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1、郑州大学化工与能源学院课程论文题目名称：圆锥立式混合器数值模拟专业：化学工程与工艺姓名：学号：指导老师：课程名称：工程计算方法及应用软件圆锥立式混合器数值模拟摘要：本文主要介绍应用Fluent软件对某一圆锥立式混合器的温度场的模拟，模拟中采用k—ε两方程模型，流体介质选用水，给定进口的速度，最后得出结论冷水进口速度增大，温度场分布不均性性增强，出口温度降低。介绍了基本模拟步骤。关键字：Fluent圆锥立式混合器温度分布进口速度模拟步骤ConeverticalmixernumericalsimulationAbstract:thispapermainlyintroducesapplicati

2、onofFluentsoftwareinaconeofverticalmixertemperaturefieldsimulation,simulationofthek-epsilontwoequationmodel,thefluidmediumchoosewater,giventhespeedofimport,conclusionthecoldwaterinletvelocityincreases,thetemperaturefielddistributionofsex,outlettemperaturedecreased.Thispaperintroducesthebasicsimula

3、tionsteps.Keyword：Fluentconeverticaltemperaturedistributioninthemixerimportedspeedsimulationsteps一、引言混合是把任何状态（固态、气态、液态和半液态）下的物料均匀地掺和在一起的操作，混合就是减少组分非均匀性的过程，粉体的混合有多种运动形式，以对流混合为主，其粒子由一个空间位置向另一个空间位置的运动，或两种以上组分在相互占有的空间内发生运动，以期达到各组分的均匀，混合设备是利用各种混合装置的不同组构，使粉体物料之间产生相对运动，不断改变其相对位置，并且不断克服由于物体差异导致物料分层的趋势。混合设

4、备有很多类型，按其布置形式可分为立式混合机和卧式混合机；按工作方式可分为回转式和固定式；混合机按用途可分为固体混合机、液体混合机、固液混合机等类型；按混合时的持续性可分为连续式混合机和间歇式混合机。连续式因为使用时要配套连续工作、计量准确的喂料设备，整个系统较为复杂，除非特殊情况，一般很少采用。现以三维冷/热水混合器（圆锥立式混合器）为例分析其内部的流动和换热情况【1】。圆锥立式混合器的特点是容器的外形呈圆锥形，内腔螺旋布置形式常见的有双螺旋对称、双螺旋非对称、单螺旋加螺带等。此类混合机通过螺旋的自转和螺旋或螺带的周转不断地将物料搅拌、提升、散开、混合。其特点是螺旋自转和周转的速度不高、混

5、合动作柔和、摩擦少、无死角、残留量少，液体添加量可比普通的立式混合机多，比卧式混合机少。制造成本比普通立式螺旋混合机高。应用流体力学及CFD软件模拟研混合器内的温度场情况，在改变冷水入口速度工况观察不同情况下混合器内温度场分布，得出水入口速度对混合器内温度场的影响，从而可以通过改变冷水入口速度来优化炉内流场。二、模型的建立2.1问题描述现有一圆锥形立式混合器，冷水和热水分别自混合器的两次沿水平切向方向流入，在容器内混合后经下部渐缩通道流入等径的出水管，最后流入大气。混合器示意图如图1所示，其几何尺寸如表1所示。图1混合器示意图表1混合器尺寸表混合器尺寸混合器主体高度80mm混合器主体半径1

6、00mm出口小管长度100mm锥台高度50mm进口小管长度100mm进口小管半径10mm出口小管半径10mm2.2控制方程【2】（1）质量守恒方程（2）动量守恒方程x方向的动量守恒方程：y方向的动量守恒方程：z方向的动量守恒方程：（3）能量守恒方程（4）方程其中：模型常数：=1.44，=1.92，=0.09式中，，，分别为流体，，三个方向的速度分量；为流体密度；为流体速度矢量；为流体的动力粘度；为流体温度；为流体的导热系数；为流体比热容；为粘性耗散项。应用gambit软件建立模型，按照创建点，点生成面，面生成体，合并各个体的原则建混合器模型。三、步骤如下1在gambit中建立模型并划分网格

7、：启动gambit并选择求解器为FLUENT5/6创建混合气主体操作：然后击右击再选输入圆柱的高度8和半径10在AxisLocation（圆柱体的中心轴）项中选择PositiveZ（沿Z轴正方向）。Apply后就会出现2创建混合器的切向入流管。再次调用创建圆柱命令，在高度右侧输入10，在半径中输入1，在AxisLocation（圆柱体的中心轴）项中选择PositiveX,单击Apply按钮确认。3将入流管移动到混合器主体