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内置翼片静态混合器的三维流场模拟及结构优化

专 业: 流体力学
关键词: 内置翼片静态混合器 液-液两相流 数值模拟 射流
分类号: O35
形 态: 共 74 页 约 48,470 个字 约 2.319 M内容
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内容摘要


在水处理过程中,静态混合器在混凝的初始阶段起到了越来越重要的作用。

本论文主要使用计算流体力学软件FLUENT对内置翼片静态混合器的三维流场情况与液-液两相流混合情况进行数值模拟,并结合湍流理论对速度场、压降、湍动能与混合情况进行了分析。

本文按文献建立了三种翼片下静态混合器的物理模型,比较翼片与管壁不同夹角时内置翼片静态混合器中的速度矢量场和流场变化情况,指出翼片背向水流来流方向时混合器可达到较好的混合效果;在翼片背向水流来流方向时,比较了小、宽、长三种不同翼片的静态混合器的压力降与湍动能,验证了长翼片式内置翼片混合器的混合效果较好,压降较小,是最适合实际应用的混合器类型;然后通过对长翼片混合器在不同流速下的的压降与湍动能比较,指出随流速的变化压降和湍动能的变化规律,又结合出口流速变化情况,选择流速范围为0.8~1.2m/s作为内置翼片静态混合器用于水处理方面时的入口流速。

本文比较了不同的药剂注入形式下接近入口的截面上的药剂体积含率,以及混合完全后的混合器出口处药剂体积含率,指出当加药管与原水管接触面的夹角为时的药剂注入形式的混合效果最好;通过比较同一截面上的药剂体积含率,指出由于翼片的扰流..……

全文目录


摘要
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.2 混合设备发展现状
1.2.1 混合设备概述
1.2.2 静态混合器static mixer概述
1.3 静态混合器的研究方法
1.4 FLUENT软件简介
1.4.1 FLUENT软件的模型
1.4.2 使用FLUENT软件的优势
1.5 本课题研究的内容和意义
1.6 本章小结
第2章 静态混合器数值模拟模型
2.1 紊流数值模拟方法
2.1.1 直接模拟法DNS,Direct Numerial Simulation
2.1.2 大涡模拟法LES,Large Eddy Simulation
2.1.3 雷诺时均方程法RANS,Reynolds Average Simulation
2.2 湍流模型的比较
2.2.1 标准k-ε两方程模型
2.2.2 修正k-ε模型RNG k- ε模型和Realizable k- ε模型
2.3 静态混合器湍流理论研究
2.3.1 混合机理
2.3.2 湍流混合理论
2.4 控制方程与模型选择
2.4.1 控制方程
2.4.2 模型选择
2.5 本章小结
第3章 静态混合器流场模拟及分析
3.1 静态混合器简介
3.1.1 静态混合器的发展
3.1.2 静态混合器模型
3.1.3 方程求解与边界条件
3.2 网格数多少对运行结果的影响
3.3 翼片与壁面不同角度下模拟结果的比较
3.3.1 翼片与壁面不同角度下的混合器
3.3.2 速度矢量场比较
3.3.3 流场比较
3.4 小、宽、长三种翼片式混合器优劣比较
3.4.1 混合器流道压降计算公式的推导
3.4.2 小、宽、长翼片静态混合器的压力降与湍动能比较
3.5 长翼片静态混合器不同流速下模拟结果比较
3.5.1 迭代结果分析
3.5.2 不同流速压力降和湍动能的分析
3.6 本章小结
第4章 混合过程的数值模拟及分析
4.1 射流流场的验证
4.1.1 射流简介
4.1.2 射流模型
4.2 药剂不同入口形式的比较
4.2.1 混合器模型与方程求解条件
4.2.2 不同入口形式药剂体积含率比较
4.3 不同截面药剂体积含率分析比较
4.4 本章小结
第5章 静态混合器的优化
5.1 静态混合器的优化
5.2 两种混合器流场比较
5.2.1 流场的比较
5.2.2 压降的比较
5.2.3 湍动能的比较
5.3 药剂混合状况比较
5.3.1 方程求解与边界条件
5.3.2 不同截面药剂混合比较
5.4 本章小结
结论
参考文献

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中图分类: > O35 > 数理科学和化学 > 力学 > 流体力学

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