基于Fluent的自由液面搅拌流场数值模拟

研究与探讨

能源研究与管理２０１０（４）

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基于Ｆｌｕｅｎｔ的自由液面搅拌流场数值模拟

童长仁，黄金堤，李俊标，李明周

（江西理工大学材料与化学工程学院江西赣州３４１０００）

摘要：基于ｆｌｕｅｎｔ６，３仿真软件，采用滑动网格＋多相流模型对无挡板圆柱容器、有挡板圆柱容器及无挡板方型容器搅拌流场进行了数值模拟．仿真研究了不同转速和挡板宽度对流场及液面形状的影响。仿真研究表明，该模型既适用于液匝形状变化的强环流搅拌过程，也可用于液面近似为水平的完全挡板搅拌过程。由于该模型综合考虑了搅拌过程液面形状的变化，所以其流场仿真结果更为合理可信。关键词：滑动网格；多相流；搅拌器；挡板；数值模拟中图分类号：Ｔｆ＇３５１．５＂２

文献标识码：Ｂ

文章编号：１００５—７６７６（２０１０）０４－４３０３３－０３

Ｆｒｅｅｓｕｒｆａｃｅｌｉｑｕｉｄｍｉｘｉｎｇｆｌｏｗｆｉｅｌｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｂａｓｅｄ

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３４１０００

ＪｉａｎｇｘｉＣｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍｉｘｉｎｇｆｌｏｗｆｉｅｌｄｏｆｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｃｏｎｔａｉｎｅｒｓｗｉｔｈｏｕｔ／ｗｉｔｈｂｙｓｌｉｄｉｎｇｍｅｓｈｍｏｄｅｌｂａｆｆｌｅｗｉｄｔｈ

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ｓｕｒｆａｃｅｉｓａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａ地ｖｅｒｙｒｅａｓｏｎａｂｌｙ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｌｉｄｉｎｇｍｅｓｈ；ｍｕｈｉｐｈａ．，ｍ，ｆｌｏｗ；ａｇｉｔｍｄｒ；ｂａｆｆｌｅ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

机械搅拌过程是湿法冶炼、化工生产中常见的作业过程。目前，人们常利用ＣＦＤ技术对搅拌过程进行流场数值模拟，为搅拌器设计提供指导。从现

假设不再成立。因此，为了更真实地定量描述强环流搅拌过程的液体流场．必须考虑其液面形状的变化。

本研究基于ＦＬＵＥＮＴ６．３仿真软件，采用滑动网

有文献来看㈣，目前对机械搅拌过程的流场数值模

拟，大多假定在搅拌过程中，容器内液而形状与静止时相同。即保持其水平状态不变。显然，对于弱环流搅拌过程，如在完全挡板或低转速条件下，该假设是可接受的。但对于强环流搅拌过程。如实验室中以烧杯为容器的磁粒子搅拌。其液面通常呈下

格＋多相流模型，实现了自由液面搅拌流场的数值

模拟。

ｌ几何造型与网格划分

仿真模拟所用搅拌器的几何造型与网格划分采用Ｇａｍｂｉｔ软件完成。搅拌器几何尺寸如下：圆柱容

凹状。且下凹程度随转速的提高而加剧，此时上述

投稿时问：２０１０一１０—２６

作者简介：童长｛－二（１９５４一）男．江西赖州人．教授．主要研究方向为冶金过程数值模拟及优化控制。

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能源研究与管理２０１０（４）

ｍｌｎ×６０

研究与探讨

器内径（Ｄ）×高＝巾５０高＝５０厚＝１０

ｍｌｎ

ｘ

ｈｉｍ，方形容器长×宽×

Ｆｌｕｅｎｔ

６．３提供了ｋ－ｅ、Ｓｐａｌａｒｔ—Ａｌｌｍａｒａｓ、ｋ－ｃｏ以及

５０ｍｌｎ×６０

ｔｒｕｎ；桨叶４片，长×宽×ＲＳＭ、ＤＥＳ、ＬＥＳ等多种湍流模型ｌ枷ｑ１１Ｉ。其中ｋ－ｅ湍流模型具有适用性广、计算开销小等优点，在工业流场和热交换过程的数值模 …… 此处隐藏：4717字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……