基于FLUENT的潜水搅拌器搅拌流场分析.pdf

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1、机械设计与制造第9期肆，●、●t●●2011年9月MachineryDesign&Manufacture155文章编号：100。1—信39息9、7●技(20术、11)0。9-0155-03基于FLUENT的潜水搅拌器搅拌流场分析术徐伟幸袁寿其(江苏大学能源与动力工程学院，镇江212013)SimulationstudyonagitatedflowfieldofsubmersiblemixerbasedonfluentXUWei-xing，YUANShou—qi(SchoolofEnergyandPowerEngineering，JiangsuUniversity

2、，Zhenjiang212013，China)1＼．e州^￡1／卜十＼曼一e十／’、．1晕，十’、晕^^州+、’’、．￡’、妻【摘要】对于潜水搅拌器的搅拌流场，采用基于雷诺时均方程和标准k-8方程的湍流模型，以及贴体坐标和交错网格系统对N—s方程用有限体积法进行离散，采用交错网格存放变量，用SIMPLEC算法求解N—s方程，应用Fluent软件对三维不可压湍流搅拌流场进行数值模拟。结果表明：搅拌器叶轮运行时产生旋向射流，中心速度较快，向外做扩展运动，利用体积流来输送液体。通过调整潜水搅拌器的安装深度和改变搅拌器叶轮的重要设计参数轮毂比的大小，对所得到的模拟结果进

3、行对比分析，提出优化的安装和设计方案。关键词：潜水搅拌器；搅拌流场；FLUENT【Abstract】Concerningtheagitatedflowfieldofsubmersiblemixer，。turbulencemodelbasedonreynoldstime-averagedcontrolequationsandk-stwo-equationisadopted，aswellasboundary-fittedcoordi一；nateandstaggeredmeshsystemtodisperseN-S’sequationwithFVM肌byadoptin

4、gdepositvariablesoffestaggeredmeshtheN—SequationissolvedwithSIMPLEC’salgorithm．Thus0numericalsimulationforthelinternal3-DincompressibleturbulentflowagitatedflowfieldofsubmersiblemixeriscarriedoutbyCFD；SoftwareFluent．Theresultsshowthat：themixerimpellerproducedvortexjetflowinoperating，

5、whichshallex-；tendoutwardsforitshighspeedaroundthecentertotransportthefluidthroughitsvolumeflow2yadjusting；installationdepthsandchangingimportantdesignparameterofmixerimpeller：hub-tipratio，aftercomparing；andanalyzingthesimulationresultsobtained，anoptimalproposalforinstallationanddesi

6、gnispresented．；Keywords：Submersiblemixer；Agitatedflowfield；Fluent中图分类号：THI6，TF351．5+2文献标识码：A式中：uz(i=l，2，3)一沿方向的速度分量i一沿方向的质量力；p一1日『J舌压力；p一流体密度；一流体的运动粘性系数；辟一湍动能生潜水搅拌器【是一种新型、高效的潜水搅拌和推流装置，主要被用于使介质均化，产生悬浮液流以及保持介质水平流动的一般工成率，其表达式为：(等+)(5)2农业过程中，如：污水处理中的平衡池、活胜池、消毒池；工农业生产T式中：Ut一涡粘性系数，可采用下式计算：

7、=(6)中的生物反应、管道煤气脱硫、饮用水处理等等。在上述各种过程在标准一s湍流模型中，根据Launder等的推荐值及后来中，叶轮的搅拌和推流起到重要的作用，不同类型或参数的叶轮所的实验验证，各模型常数取值为：造成的搅拌和推流效果差别很大。随着计算机技术的发展，CFDl=1．44，C~2=1．92，=O．09，O'k=1．0，1．3技术以其速度快、经济『生好以及能提供全流场流动信包细节的优点3边界条件在搅拌设备的开发和设计中受到重视。利用FLUENT软件对叶轮3．1进口边界条件直径360mm、转速1430r／min的潜水搅拌器搅拌流场进行CFD分由于潜水搅拌器叶

8、轮在搅拌池中工作时不停地