Rushton涡轮搅拌槽内流场特性及颗粒运动行为数值模拟

摘要：

基于计算流体动力学(CFD)方法,采用大涡模拟(LES)和拉格朗日颗粒追踪技术计算了Rushton涡轮搅拌槽内流场特性及三种St颗粒的运动行为.平均流场(切向速度、轴向速度和径向速度)、颗粒速度及浓度分布方面与实验值的吻合度较好,验证了数值模拟的可靠性.结果表明,搅拌流场及颗粒运动均呈现循环流特性,当转速N=313r/min不变时,St=0.24的小颗粒几乎实现了均匀分布;而St=37.3的大颗粒与流体的跟随性较差,底部沉积率较高,容器顶部会出现一定的颗粒空白区.叶轮附近产生一系列的湍流涡结构,并且由于剧烈的颗粒-壁面碰撞,该位置颗粒拟温度最高;小颗粒(St=0.24)的运移主要受叶片后方尾涡的控制,均匀分布在低涡量区;而大颗粒(St=37.3)由于具有较大的惯性,运动不再由涡主导,很快被叶轮甩向边壁,穿过了尾涡所形成的高涡量区,故而叶轮对附近大颗粒的搅拌效果较差.

关键词：搅拌容器;计算流体力学;液固两相流;涡旋结构;数值模拟

所属期刊栏目：40

分类号：TQ051.7(一般性问题)

资助基金：国家自然科学基金51876221,51776225

在线出版日期：2021-12-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：6479-6489