刚柔组合搅拌桨强化搅拌槽中流体混沌混合

摘要：

搅拌槽内普遍存在着两种不同类型的混合区域:混沌混合区和规则区.增大混沌混合区,是提高流体混合效率、降低搅拌过程能耗的重要途径.而合理设计搅拌桨有助于流体形成适宜的流动状态,实现混沌混合.柔性体与刚性体组合,可设计出具有多体运动行为的刚柔组合搅拌桨,可强化流体混沌混合行为.结合Matlab软件,实验研究了双层桨搅拌槽内自来水体系的最大Lyapunov指数(LLE)和多尺度熵(MSE)的变化规律,对比分析了刚性桨和刚柔组合桨两种桨叶对流体混沌混合的影响.结果表明,刚柔组合桨强化流体的运动特性,使更多流体进入混沌混合状态.在转速为210 r·min-1时,流体的混沌混合达到最佳状态,刚性桨体系的LLE为0.041,而刚柔组合桨体系的LLE为0.048;刚柔组合桨可有效耗散能量,使整个槽体的能量分布均匀,刚柔组合桨在150r·min-1时的多尺度熵率与刚性桨在210 r·min-1时基本相近;刚柔组合桨体系的混合时间均低于刚性桨体系,在转速为120 r·min-1时,刚柔组合桨使流体的混合时间缩短了26％左右.刚柔组合桨可改变流场结构和能量耗散方式,强化流体混沌混合,实现高效节能操作.

关键词：混合、搅拌槽、传递、混沌、最大Lyapunov指数、多尺度熵、刚柔组合桨

所属期刊栏目：65

分类号：TQ027.2(一般性问题)

资助基金：国家重点基础研究发展计划项目2012 CBA01203;清华大学化学工程联合国家重点实验室开放课题SKL-ChE-12A02;重庆市自然科学基金重点项目CSTC2012JJB0006;supported by the National Basic Research Program of China2012CBA01203;State Key Laboratory of Chemical EngineeringSKL-ChE-12A02;the Key Natural Science Fund of ChongqingCSTC2012JJB0006

在线出版日期：2014-02-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：61-70