时谐电磁场相位均衡性研究

通过数值模拟比较了三相，两相电磁搅拌器磁场分布特点，当相位匹配时，两相电磁搅拌器的搅拌效果较三相的有明显提高，实际制造三相，两相电磁搅拌器各1台，在分析了相位转换的电学原理基础上，制得了用于两相电磁搅拌的相位转换器，实验证明配备相位转换器的两相电磁搅拌器，其搅拌效率更高。     

行星轮式搅拌器的实验与数值模拟

在实验和数值模拟的基础上重点研究一种新型搅拌器——行星轮式搅拌嚣,对搅拌器的搅拌功率、搅拌效率进行实验和分析,并与传统的推进式、锚式搅拌器进行比较.实验表明,其搅拌功率准数小于推进式、锚式等传统搅拌器,搅拌效率优于推进式、锚式搅拌器.搅拌过程中,行星轮发生公转和自转,同时产生较好的径向流和轴向流,形成高湍动的充分混和区...     

薄板坯二冷区电磁搅拌铸坯内磁场分布和钢液流动

针对特定设计的搅拌器建立了包含钢液流动、传热和电磁场的三维耦合非稳态数学模型,计算了CSP薄板坯二冷区液芯在电磁搅拌作用下的传输行为,其中考虑了感应电流和搅拌器线圈上下端部对磁场强度的影响.结果表明:电磁力改变了铸坯液相穴内钢液流场,对钢液起到水平搅拌作用;搅拌器产生的磁场不均匀,在不同厚度处幅度和相位都不同,且幅度随着穿透深度的增加而减小;感应磁场移动方向与外部磁场相同且不宜忽略;单侧搅拌器对铸坯内钢液搅拌比较均匀.     

黄原胶溶液减阻特性实验

采用较粗水平圆管对两种温度多种浓度黄原胶溶液进行了较系统的实验研究,并应用Metzner-Reed广义雷诺数定义,对管道中不同流动状态的广义雷诺数进行了计算,得到了Fanning系数和广义雷诺数关系图,发现黄原胶溶液从层流到紊流转捩点的广义雷诺数随着溶液浓度的升高而增大,给出了转捩点广义雷诺数与溶液浓度变化的关系表达式.此外还发现:在层流区,黄原胶溶液的Fanning阻力系数与广义雷诺数之间具有良好的线性关系,与牛顿流体阻力系数图吻合,这与前人的理论分析及实验研究结果一致;在紊流区,黄原胶溶液具有明显的减阻效应,减阻效应随着溶液浓度的升高而增大.     

用CFD研究搅拌器的功率曲线

文中用计算流体力学的方法研究了搅拌器的功率曲线 ,对不同雷诺数范围分别进行了模拟。流动场的计算采用多重参考系法。在层流区 ,计算得到的功率曲线与文献数据趋于一致 ;在过渡流区域 ,选用不同的模型进行模拟 ,各种模型的计算结果相差不大 ;在湍流流区 ,计算得到的功率准数误差在工业许可范围内。     

搅拌槽内新型疏水缔合聚合物AP-P4的溶解性

由于疏水缔合聚合物聚丙烯酰胺(AP-P4)的溶解性差,制约了聚合物驱油技术在海上油田的采收率。考察了温度、矿化度、转速、搅拌器型式及搅拌方式对AP-P4溶解时间和聚合物溶液黏度特性的影响,结果表明:温度与转速的提高有利于聚合物的加速溶解,但不利于聚合物溶液的增黏,存在一个适宜聚合物溶解的最佳矿化度范围;剪切力较小、循环量较大的搅拌器更适合AP-P4的溶解;采用翼型搅拌器向上排出流体,先高转速后低转速的搅拌方式能够加快AP-P4的溶解并获得较高的溶液黏度。     

釜式泰勒流反应器流动特性与传质机理研究

通过设计一种气液混合射流的方案,在搅拌釜式反应器底部加装气体分布器,生成泰勒涡流。采用数值模拟和实验相结合的方法分析反应器内涡流流动特性及传质机理。结果表明：搅拌釜式反应器内泰勒涡流随旋转雷诺数变化的演变规律与常规泰勒反应器内涡流的演变规律类似;泰勒涡流的生成在搅拌釜式反应器原有的全混流流型中构建出局部的平推流区域,降低了返混;平推流区域随着旋转雷诺数的增加而扩大,在临界旋转雷诺数工况下可使反应器气相均布性提升28%,溶氧速率提升5倍左右,有效地改善了反应器内流动状况,强化了气液间的传质效率。研究结果为突破常规泰勒流反应器反应空间小的局限、扩大生产规模提供了理论研究依据,对釜式反应器的改装具有普适性,简便易行。     

三角型通道内流动与换热性能的数值研究

利用数值模拟方法,在不同雷诺数下研究了不同放缩比的三角型通道内周期性充分发展的层流流动和换热特性,分析了放缩比和雷诺数对流动与换热的影响.结果表明,当放缩比越小或越大时,流体都容易产生旋涡;随着雷诺数的增大,流体在各种放缩比通道中的阻力系数都是减小的,而换热速率在不同放缩比时随雷诺数的变化是不同的.     

105m~3聚合釜挡板改造

介绍了研制和开发105m3聚氯乙烯反应釜的背景.通过聚合釜试验装置中的搅拌冷模试验,分析了不同搅拌器形式、挡板数量下的搅拌功率、流动形态和流场特性,为改进105m3PVC聚合釜结构提供了理论依据。根据聚氯乙烯生产用105m3聚合釜的选型和应用经验,对其内冷挡板进行了技术分析和优化升级,从而提高了聚合釜的生产能力和产品质量,并降低了生产成本。     

恒定有压扩散流的大涡模拟

采用大涡模拟（LES）方法对恒定有压扩散流进行了数值模拟，对大尺度漩涡直接求解Navier-Stokes方程，小尺度漩涡采用标准Smagorinsky亚格子模型模拟．针对不同雷诺数下扩散段内的水流进行数值模拟，得到了各雷诺数流动时的时均速度场，分析了不同流态下扩散段内恒定有压扩散流时均流动特性．通过对不同流态下扩散段内连续瞬态流场的分析，探讨了不同雷诺数流动时扩散段内瞬态流场结构特点以及分离区内漩涡的变化规律，指出在恒定流状态下扩散段内存在流动的局部不稳态现象（主流的非周期性摆动），并对此现象进行分析．计算结果和试验结果吻合较好．     

搅拌功率计算程序的开发

搅拌设备的设计除应保证工艺要求外,以较小功率消耗达到搅拌目的亦是设计目标之一。搅拌器功率计算一方面解决了需要向搅拌介质提供多少功率问题,以便有效地选择电机;另一方面为搅拌器强度计算提供依据,以保证桨叶、搅拌轴的强度。因而,搅拌器功率计算是搅拌器设计中必不可少的步骤。然而搅拌器功率计算却非常繁琐。将Rushton图算法中算图曲线数据进行人工采集,利用仿射变换对采集的数据进行了修正,最后利用B样条曲线对Rushton算图参数化插值,并利用Rushton图算法与永田进治公式法的互补特性,完成了对常规叶片形状的搅拌器功率计算程序化,以达到减小搅拌器功率计算的工作量的目的。     

微距PIV测量球床多孔介质单孔流场实验研究

PIV技术是20世纪80年代发展起来的一种瞬态、多点、无接触的流体力学测速方法。它能够在不干扰流场的情况下,实现对流场瞬时和全局测试。本次试验在现有PIV中添加微距镜头,对多孔介质某一孔隙的流动特征进行检测和分析研究。实验选用的多孔介质是由直径20 mm的水晶玻璃球随机堆积而成,孔隙率为0.5923,迂曲度为1.33,选用的流体为65%苯甲醇和35%无水乙醇混合液,其折射率须与多孔介质完全匹配。经过微距PIV实验,得到多孔介质某一孔隙内的流场矢量图。分析发现：低雷诺数时,流体流动受外界干扰随机扰动,方向出现波动性,随着雷诺数增加,惯性力增强,干扰和波动性被抑制,流动变得稳定规则,流线为直线;当雷诺数达到154.1时,开始出现局部流线弯曲,因而可以认为此时多孔介质进入流动转捩期,当雷诺数超过214.9时,流动进入完全湍流,全场流动转为不规则流动,同一雷诺数下不同区域流动大小方向不断发生变化,不同雷诺数下同一区域的流场也不相同。同时还发现,不稳定流动可能源于某些未被惯性抑制的随机流动。当雷诺数超过482.2后,横向流动或者旁路流使湍流流动愈益复杂,不同位置交替出现流体的聚团和剥离消散。这些为多孔介质内部流动转捩机制提供了深入认识和新的发现。     

搅拌槽内非牛顿流体流动场的数值模拟

对搅拌槽内非牛顿流体湍流流动的数值研究还很缺乏.文中尝试利用k-ε模型计算了假塑性流体羧甲基纤维素钠(CMC)水溶液在搅拌槽内的三维流动场,并与粒子成像测速(PIV)法测得的实验结果进行了比较.计算结果表明,非牛顿流体CMC水溶液的宏观流动场与牛顿流体(水)的流动场有较大差异,主要是主体流动减弱,并在叶端附近形成涡旋流动.主体流动区内的速度分布与PIV测量结果吻合较好.剪切速率在槽内的分布相差较大,桨叶附近与槽壁处的剪切速率较大,在主体流动区域较小.     

搅拌器空心轴最佳直径的确定

在搅拌器现有参数的基础上,通过对搅拌器空心轴的强度及刚度计算,得出了空心轴的最佳直径值.它对搅拌轴的设计具有一定的参考价值.     

固液搅拌槽内桨叶启动过程中的两相流动特性

将折射率匹配技术与粒子图像测速技术结合,测量了固液搅拌槽内桨叶启动过程中的两相流动特性。实验所用搅拌槽为平底方槽,搅拌桨为45°四斜叶桨,桨叶搅拌雷诺数389~2 332,固体颗粒的最大体积分数15%。实验考察了桨叶操作方式、搅拌转速和固含率对搅拌槽内瞬态颗粒分布和颗粒床层处瞬时流场的影响规律,结果表明：相同转速下桨叶为上提操作时流体对颗粒床层的侵蚀作用强于下压操作,颗粒开始悬浮的时间早,但悬浮高度较低;随着搅拌转速的增加,流体对颗粒床层的侵蚀作用增强,体系达到稳态后搅拌槽内颗粒云的均一度和高度也出现上升趋势;固含率从5%增加至15%时,搅拌槽内悬浮起的颗粒数量增加;流体侵蚀颗粒床层的临界速度范围在0.1~0.25 m/s。     

微距粒子图像测速法测量球床多孔介质单孔流场实验

PIV技术是20世纪80年代发展起来的一种瞬态、多点、无接触的流体力学测速方法。它能够在不干扰流场的情况下,实现对流场瞬时和全局测试。试验在现有PIV中添加微距镜头,对多孔介质某一孔隙的流动特征进行检测和分析研究。实验选用的多孔介质是由直径20 mm的水晶玻璃球随机堆积而成,孔隙率为0.592 3,迂曲度为1.33,选用的流体为65%苯甲醇和35%无水乙醇混合液,其折射率须与多孔介质完全匹配。经过微距PIV实验,得到多孔介质某一孔隙内的流场矢量图。分析发现:低雷诺数时,流体流动受外界干扰随机扰动,方向出现波动性,随着雷诺数增加,惯性力增强,干扰和波动性被抑制,流动变得稳定规则,流线为直线;当雷诺数达到154.1时,开始出现局部流线弯曲,因而可以认为此时多孔介质进入流动转捩期,当雷诺数超过214.9时,流动进入完全湍流,全场流动转为不规则流动,同一雷诺数下不同区域流动大小方向不断发生变化,不同雷诺数下同一区域的流场也不相同。同时还发现,不稳定流动可能源于某些未被惯性抑制的随机流动。当雷诺数超过482.2后,横向流动或者旁路流使湍流流动愈益复杂,不同位置交替出现流体的聚团和剥离消散。这些为多孔介质内部流动转捩机制提供了深入认识和新的发现。     

潜水搅拌器安装角度对盐泥水洗搅拌效果的影响

针对传统搅拌桨型无法满足盐泥水洗搅拌的问题,提出了双潜水搅拌式水洗设备,借助Fluent17.0软件,采用MRF法、标准k-ε湍流模型,对该水洗设备中盐泥-水洗剂混合过程进行数值模拟,以流速场、混合时间、单位体积混合能、盐泥体积分数标准差、湍动能以及湍动能耗散率为指标,研究了搅拌叶轮转速为480 r/min时,水洗设备内双潜水搅拌器以不同安装角度下的混合特性,并通过实验验证模拟仿真的有效性。研究结果表明:各安装角度下的搅拌流速场不具对称性,近潜水搅拌器的流体区域流动较为紊乱,安装角度α为20°时,整个流体域内低流速区占比小,远离搅拌器的下游处流速较高且分布均匀,两相混合时间和混合时间数最小,混合均匀度最佳,适用于快速式搅拌模式;α为40°时,湍动能耗散率最小,单位体积混合能最小,可达到最佳的节能效果,适用于持久式搅拌模式。实验结果表明数值模拟结论有效,可为盐泥的高效水洗处理提供一定的参考。     

筒式搅拌器的设计与性能初探

本次研究主要对筒式搅拌器的结构、原理进行了分析,并在搅拌功率和效率等方面与推进式搅拌器和涡轮式搅拌器进行了对比,结果表明,在同样的条件下,筒式搅拌器在各方面都更具优势。     

搅拌器空心轴最佳直径的确定

在搅拌器现有参数的基础上，通过对搅拌器空心轴的强度及刚度计算，得出了空心轴的最佳直径值，它对搅拌轴的设计具有一定的参考价值。     

一种小型电磁力驱动流体混合器的特性

为了提高混合效率,该文设计了一种小型的电磁动力驱动(MHD)混合器,对其混合特性进行了理论分析和实验研究.该混合器由聚碳酸脂和黄铜采用常规方法加工而成.研究液体为硫酸铜溶液,采用粒子图像测速技术进行实验,在实验过程中为观察溶液的流动混合搅拌过程,溶液中加入荧光粉作为示踪粒子,并通过数据采集和处理系统对实验结果进行分析,得到流场的速度分布.建立该混合器的理论模型,在实验的基础上进行数值模拟,并对结果进行分析比较,模拟结果与实验结果相吻合.