一、涡轮桨搅拌槽内流场的数字PIV测量（论文文献综述）
王瀚彬[1]（2020）在《多级涡轮桨搅拌槽内流场和停留时间分布特性研究》文中进行了进一步梳理连续搅拌反应器广泛应用于精细化工、高分子化工等聚合工业领域,是聚合化工行业中进行化学反应,热/质传递的核心反应器设备。近年来,一种大高径比的多级搅拌反应器在聚合物前体的制备工业中开始受到广泛重视。其与传统的单层桨/多层桨连续搅拌反应器相比,在反应器停留时间分布控制、产品收率方面具有更大的优势,因而受到了众多工程设计人员的青睐。不过由于目前对这一反应器结构的流体性能和返混机理仍然缺乏理论性的理解和研究,因此这一具有巨大应用潜力的反应器在工业中的应用仍受到了较大的阻碍。本论文利用计算流体力学技术（CFD）模拟研究了多级涡轮桨搅拌反应器内,不同的水平隔板圆孔尺寸条件下,常温介质水在不同表观流速下的流场和停留时间分布特性,得到了多级搅拌反应器的稳态流场,压力分布以及各种变量条件下的停留时间分布曲线。同时基于搅拌反应器内部流体运动状态多为湍流,本文还采用高解析率的二维PIV方法对方形搅拌槽内的湍流单相流场特性进行了研究计算。结果表明:（1）多级涡轮桨搅拌反应器内部的稳态流场与压力分布都呈现出经典的双循环流型,其流型的变化与水平隔板圆孔尺寸无关。而压力分布的变化与水平隔板圆孔尺寸相关,其内部压力值随水平隔板圆孔尺寸减小而增大。（2）多级搅拌反应器内部水平隔板圆孔尺寸是决定停留时间分布特性的关键因素。随着其尺寸的减小,反应器级间的返混下降明显,通过多级串联搅拌釜模型计算的等效反应器数最高能达到4.2,显示出了极强的平推流趋势。另外反应器内部的表观流速也是影响返混的重要因素,它的增大也能使搅拌反应器趋近于平推流。（3）描述湍流能量耗散细节的湍流耗散率（ε）分布可由直接定义计算和大涡PIV两种计算方法在不同解析尺度下计算,但是两种计算方法具有各自的使用范围及使用条件,其两者的最终稳定值基本一致。
房洪芹[2]（2020）在《双层斜叶组合桨搅拌槽内流体流场的数值模拟及PIV试验研究》文中指出沼气厌氧发酵技术能实现有机废物的循环利用,提高能源的利用率,但是发酵过程复杂,影响因素众多,机械搅拌对沼气发酵过程的影响受到越来越多的关注。本文在江苏特聘教授项目（1711440002）的资助下进行相关研究,采用CFD数值模拟和试验研究相结合的方法,以机械搅拌槽内部非牛顿流体的流场变化为研究对象,非牛顿流体为高透明且流变性与发酵液相似的CMC溶液,探究双层斜叶组合桨在机械搅拌时对搅拌槽内流场分布和变化规律的影响。本文的主要内容与成果如下:1.简述了研究机械搅拌的背景和意义,阐明了非牛顿流体的分类和特点,总结了流场测量方法在机械搅拌槽内的应用现状,以及数值模拟在搅拌槽内的应用现状。2.测定CMC溶液流变参数,应用Fluent软件以激活非牛顿流体模型。采用雷诺时均法的Realizable k-ε湍流模型进行数值计算,研究四斜叶桨（4PBT/45度）和六斜叶涡轮桨（6PBT/45度）组合的四种双层桨结构4PBT+4PBT组合桨、4PBT+6PBT组合桨、6PBT+4PBT组合桨和6PBT+6PBT组合桨（上层桨在前,下层桨在后）对搅拌流场的影响。通过对比四种不同组合桨下搅拌流场,结果表明:4PBT+4PBT组合桨搅拌效果最好,使用该组合桨搅拌时,槽内主循环流区域最大,反向循环流区域最小,流体间对流剧烈且流场的平均速度和高速区占比最大,机械能耗最小,不存在死水区。3.采用PIV试验装置对四种不同组合桨方案的搅拌槽内部流动进行研究,发现基于Realizable k-ε模型的数值模拟结果与试验结果近似,验证了Realizable k-ε模型可以用于研究搅拌槽流场分布;其中4PBT+4PBT组合桨下基于Realizable k-ε得到的搅拌流场数值模拟结果,与试验得到的流线分布和时均径向速度分布最为吻合。4.基于4PBT+4PBT组合桨,以CMC溶液作为非牛顿流体,在机械搅拌槽中采用Realizable k-ε湍流模型进行数值模拟,研究搅拌桨转速、双层桨叶间距和非牛顿流体流变特性对搅拌槽内部流场的影响。研究结果如下:（1）当搅拌转速N分别为100r/min、200r/min、300r/min和400r/min时,随着转速的增大,主循环流区域扩大,但反向循环流区域减小,流体间对流加剧,影响了流场的平均速度,使得机械能耗增大,搅拌槽内部流场死水区和低速区比例减小。因此增大转速有助于搅拌槽内流体混合,但同时会增加机械能耗。（2）当双层桨叶间距C分别为75mm、100mm、125mm和150mm时,增大桨叶间距,主循环流区域与反向循环流区域都出现明显扩大,搅拌槽上部区域流速变大,进而影响了槽内更大范围流体的流动。当双层桨叶间距C=125mm时,搅拌流场平均速度最大且不存在死水区,搅拌槽内流场高速区比例也最大,因此最适合应用于搅拌槽内流体混合。（3）当CMC溶液质量分数ω分别为0.1%、0.2%、0.3%和0.4%时,随着溶液粘度的增大,非牛顿流体的流变特性更加明显,主循环流区域缩小而反向循环流区域扩大,流体间的对流减弱使得流场平均速度降低,机械搅拌能耗增大,搅拌槽内部流场死水区和低速区比例增大。高粘度CMC溶液不利于非牛顿流体的混合,但可以通过增大转速的方式,促进搅拌槽内非牛顿流体混合。
杨露[3]（2020）在《基于湍流场特性的调浆过程强化机理研究》文中研究说明随着矿产资源的日益贫、杂、细化,浮选作为微细粒难选矿物分选的有效方法,在工业生产中得到广泛应用。调浆作业作为矿物浮选的预处理环节,其在强化颗粒及药剂分散、促进颗粒与药剂间作用、改善颗粒表界面特性等方面起着重要作用。近年来针对浮选调浆过程的研究主要集中在调浆装置内流场特性研究及其结构优化设计方面,但从流场微观特征参量角度开展的研究相对较少。因此,论文以湍流场微观特征参量为切入点,深入探究搅拌槽内湍流场的能量耗散尺度分布规律及其强化调浆过程的作用机制,进一步丰富流体强化调浆过程的应用基础研究,为调浆过程强化设计提供理论指导,具有重要理论价值和工程意义。基于单相流数值计算,分析了不同型式湍流场下搅拌槽内流体湍流涡耗散微尺度的空间分布特性,结果表明提高叶轮旋转速度能够降低槽内流体的湍流涡耗散微尺度,同时随着r/R的提高槽内湍流涡耗散微尺度逐渐增大;槽内湍流场型式决定湍流涡耗散微尺度在轴向高度及径向位置上的演变行为,复合型湍流场下在r/R=1.07时槽内流体湍流涡耗散微尺度最小值为8.58μm;进一步分析了不同湍流场型式下搅拌槽特征区域内湍流涡耗散微尺度的分布规律,并构建了轴向型和径向型湍流场下特征区域内不同高度位置处湍流涡耗散微尺度沿径向分布的数学模型。依托欧拉两相流数值计算,探究了湍流场作用下不同粒径固相颗粒体积分数的分布特性,明晰了不同型式湍流场对细粒颗粒悬浮均匀度的强化作用规律,即轴向型湍流场<径向型湍流场<复合型湍流场;分析了不同型式湍流场作用下固相颗粒对搅拌槽内流体湍流涡耗散微尺度的影响行为,结果表明轴向型湍流场中随着叶轮旋转速度的提高,固相颗粒对湍流涡耗散微尺度在轴向高度上的影响范围减小,而径向型及复合型湍流场中固相颗粒显着增大了叶轮区域外流体的湍流涡耗散微尺度;通过试验测试了搅拌槽内的矿浆浓度分布,并借助神经网络分别确定了轴向型、径向型及复合型湍流场下的2×8×1、2×6×1及2×8×1矿浆浓度预测模型。以湍流强化调浆体系内颗粒聚团的变化规律为切入点,验证了径向型及复合型湍流场作用下颗粒间聚团行为的三个阶段:聚团形成、聚团破裂及再次聚团阶段;探究了不同型式湍流场作用下调浆体系内矿浆的矿化行为,即复合型湍流场内矿浆的矿化程度最高;基于原子力显微镜从微观层面分析了不同型式湍流场调浆作用后石英颗粒间的相互作用力,结果表明湍流场型式显着影响颗粒间的分离距离及粘附力,间接揭示了湍流场特性对石英颗粒与药剂间吸附性能的影响规律。基于湍流场作用下的搅拌槽体系,确定了湍流涡量与湍流能量耗散率间存在的对应关系;基于搅拌槽内颗粒在轴向方向上的受力分析,建立了微元控制体内矿浆均质性分布的控制方程,探究了搅拌槽内固相颗粒悬浮分散性能与湍流涡耗散微尺度及湍流强度间的作用关系,即湍流涡耗散微尺度对不同粒径颗粒离底悬浮的作用程度不同,且高湍流强度是槽内固相颗粒均匀分布的必要不充分条件;以湍流场中颗粒跟随性、颗粒间碰撞概率、颗粒间聚团形成及聚团破裂机制为研究切入点,推导出湍流场中颗粒间的聚团概率方程。选取粉煤灰为试验样品,研究了不同型式湍流场作用下粉煤灰调浆的界面效应;粉煤灰调浆-浮选试验研究结果表明,轴向型湍流场作用下的粉煤灰累积未燃炭回收率明显小于径向型及复合型湍流场,且在调浆速度1500 rpm时复合型湍流场作用下的粉煤灰浮选速率常数值最大为0.0862 s-1,同时尾灰烧失量最低为2.33%,验证了湍流场型式对浮选粉煤灰浮选动力学及脱炭性能影响的差异性;显着性分析表明复合型湍流场下调浆速度显着影响粉煤灰浮选的炭脱除率及尾灰烧失量;基于上述研究,提出调浆体系中流体湍流强度及湍流涡耗散区间的均衡适配是实现调浆过程强化的关键。该论文有图180幅,表38个,参考文献185篇。
许言[4]（2020）在《多叶片组合式搅拌桨釜内流动特性的实验研究与数值模拟》文中提出本论文采用实验研究和数值模拟的方法对新型多叶片组合式搅拌桨（MBC）釜内不同流动状态下的流动特性进行分析研究。论文首先采用TR-PIV技术和LES研究了标准MBC桨釜内的流动特性（H/T=1.5）。通过分析Y+值、Kolmogorov长度尺度、Taylor微尺度和随时间变化的功率谱,以及通过TR-PIV技术对速度及其波动的验证,来评估LES和Dynamic Kinetic Energy Transport（DKE）亚格子应力模型的预测精度。在此基础上,利用LES研究了流型、流量、涡量和泵送能力等特性,并与文献报道的双RT叶轮、双斜叶片涡轮、Maxblend搅拌器等传统多级叶轮系统进行了湍流性能对比。此外,还通过LES探究了旋转方向对45°MBC桨搅拌槽内部分流动特性的影响。研究结果表明:在湍流状态下,功率为12.5的MBC桨能有效地将能量输入系统,改善了轴向和径向的质量交换。上、下短叶片分别在上半部分产生轴向向下流动和下半部分产生轴向向上流动,长叶片的径向泵送使部分轴向流动变为径向流动,同时两种轴向流动的碰撞改善了轴向质量交换,这些流动特性使得湍流动能分布均匀性得到明显改善。通过与多级叶轮系统对比,MBC桨搅拌槽内的湍流强度TI提高,TKE分布更加均匀,且量级增大。MBC桨在90 rpm时,泵送准数可达到2.28,且轴向和径向流量准数相近,其剪切特性也较文献中报道的搅拌桨大。对于45°MBC桨,釜内湍动能大小与时均速度大小相反。此外,旋转方向对釜内流动特性几乎不产生影响。其次,论文中利用大涡模拟（LES）方法预测标准MBC桨在层流和过渡流区域的流体力学性能。研究结果表明:在层流区,雷诺数对搅拌釜内的流型影响不大,但流速随着雷诺数的增加而增大,在釜壁附近产生较大的死区。在过渡流区域,连接叶片附近流体有向斜上方流动的趋势,搅拌桨上半部分流速比下半部分大,且在搅拌釜下半部分的长叶片附近形成部分停滞区。当Re>486时,搅拌釜内不同径向位置处的时均速度及各速度分量与湍流状态下的分布几乎重合,但湍动能程度较湍流状态下低,且搅拌釜上半部分与下半部分湍动能的差异随着雷诺数的增加明显减小。当达到完全湍流状态时,此差异完全消失。
褚向军[5]（2020）在《导流筒对自吸式搅拌釜内流动特性影响的研究》文中进行了进一步梳理本文以带有导流筒的自吸式搅拌釜为研究对象,结合了数值模拟和实验,考察了导流筒长度、短叶片倾斜角度、搅拌桨旋转方向（本文中顺时针旋转时对应上提式,逆时针旋转时对应下压式）对搅拌釜内流场的影响。论文首先使用粒子图象测速（PIV）技术对带有导流筒的搅拌釜内速度场进行测量,分别对各实验工况下釜内的时均速度、时均流线、涡量、脉动和湍动能进行研究,分析比较出对釜内流场影响最优的导流筒长度、短叶片倾斜角度和搅拌桨旋转方向。再分别使用雷诺时均（RNG K-ε）和大涡模拟（LES）的方法对实验工况进行数值模拟,并将两种模型模拟得到的结果分别与实验结果进行定性和定量对比,得出哪种模拟方法模拟的的结果更贴近于实验数据。实验的最后对已经模拟出来的结果通过水平面内的时均速度分布和3D涡量进行分析。研究结果如下:相同导流筒长度、相同搅拌桨旋转方式时,短叶片倾斜角度为60°的釜内流体的混合情况最好;相同短叶片旋转角度、相同搅拌桨旋转方式时,导流筒长度为170mm的釜内流体的混合情况最好;相同导流筒长度、相同短叶片倾斜角度时,上提式的搅拌桨釜内的流体混合情况最好。RNG K-ε与LES两种模型的模拟结果中,LES模型模拟的结果更贴近于实验结果,结果也就更准确。同时分析LES模型模拟的结果时,发现导流筒的存在会明显对釜内流体的轴向和径向速度有影响,会限定釜内流体的流动路线,还有助于提升釜内流体的轴向流动,提升混合效果;发现不同短叶片的倾斜角度产生的径向泵送会有区别,短叶片倾斜程度越大,径向泵送量越大;上提式搅拌桨跟下压式搅拌桨相比,下压式有助于减小釜底死区体积,但就整体的混合效果来看,上提式对釜内流体的混合效果更好。
杜秀鑫[6]（2020）在《搅拌槽内不互溶液液体系相间传质过程的实验研究》文中提出搅拌槽由于其具有操作条件灵活、传质传热效率高等优势,广泛应用于化工、冶金、环境和生物医药等工业过程。搅拌槽内液液体系的相间传质又是工业过程中最普遍的单元操作之一。近年来,不断有研究对搅拌槽内不互溶液液体系的分散过程进行探索,但主要集中在流动特性和混合特性等方面,没有考虑相间动态传质过程。另外,从可视化测量的角度出发,目前使用的示踪剂只溶解在分散相或者连续相中,不能综合反应分散相和连续相之间的相互作用对相间传质过程的影响。所以,对搅拌槽内发生的流动、宏观混合和相间传质等多过程耦合行为的可视化研究尚不清楚。有鉴于此,本文选用NaI溶液-辛醇构成不互溶液液体系,罗丹明B作为荧光示踪剂,使用平面激光诱导荧光法（Planar Laser Induced Fluorescence,PLIF）结合折射率匹配技术,可视化地监测搅拌槽内不互溶液液体系的相间动态传质过程,并通过测量相间传质平衡时间和计算传质系数,分析不同操作条件对不互溶液液体系相间传质的影响规律。首先,实验考察了搅拌转速、分散相体积分数、桨型（RDT、PBTU、PBTD和VBT）、桨离底高度和偏心搅拌对传质平衡时间的影响。实验结果表明:搅拌转速增大时两相间的传质效率增强,传质平衡时间减小;在相同转速下,RDT桨的相间传质效率比其他搅拌桨的效率高,VBT桨的分散和传质效果最差;对离底高度而言,当RDT桨从T/10增大到2T/5时,叶轮的双循环回路逐渐恢复使剪切程度增强,所以相间传质效率提高;而且,随着分散相（NaI溶液）体积分数从2%增加到50%,相间传质过程被抑制,传质平衡时间不断增加;当叶轮偏心率增大时,相应传质平衡时间增大,不互溶液液体系中传质平衡时间的变化趋势与单相混合时间随偏心率的变化趋势相反。其次,使用相同的不互溶液液体系,将PLIF方法应用于测量恒界面池中搅拌转速和溶质浓度对相间传质系数的影响。研究发现:搅拌转速的增大使相界面处剪切速率和波运动幅度变大,进而使传质系数明显增大;另一方面,相间传质系数与溶质浓度之间呈现正相关关系。当转速较低（50 rpm）和在较高溶质浓度（60 μg/L-120 μg/L）范围内时,传质系数受浓度的影响更为明显;然而,在转速增加一倍（100 rpm）和低浓度（30 μg/L-60μg/L）的情况下,传质系数随浓度增加的变化更为显着。最后,关联实验数据拟合得到此不互溶液液体系相间传质系数的经验关联式,传质系数的实验值与拟合公式计算值之间的平均相对误差为2.70%。
王宏[7]（2020）在《假塑性流体搅拌流场混沌特征及混合特性》文中提出假塑性流体作为非牛顿流体的重要组成部分,在生化、纸桨、化妆品、聚合物等工业生产中发挥着重要的作用。研究不同搅拌桨的搅拌流场混沌特征及混合搅拌特性对搅拌桨型的优化改进以及对工业化生产过程中的节约能源利用具有重要的意义。本文运用Standard k-ε湍流模型和power-law流变模型对假塑性流体（黄原胶溶液）进行流场混沌特性数值模拟分析和混合特性分析。为了验证数值模拟方法的正确性,采用PIV实验的流场结构和搅拌槽内不同高度处的速度大小与数值模拟得出的流场结构和速度大小进行对比。对假塑性流体进行数值模拟分析,得出的主要结论如下:（1）在搅拌流场中6PBT搅拌桨的搅拌涡心上下左右均呈不对称的结构而6BT桨的涡心上下左右均对称,6PBT桨的的桨叶尖端的流体呈倾斜方向排出,6BT桨桨叶尖端的流体呈水平方向排出;在相同的搅拌转速下在槽内高度相同时6PBT桨搅拌的流场速度比6BT桨的速度大,6PBT桨的切应变速率要比6BT桨的切应变速率要高。（2）随着搅拌转速的增大6PBT桨与6BT桨涡心位置的变化规律均沿径向向搅拌槽壁的方向移动;改变假塑性流体的流变指数搅拌桨的涡心位置并没有发生明显改变,搅拌桨的转速是影响搅拌桨混合效果的主要因素。（3）从示踪点的迹线来看随搅拌转速的增加示踪点迹线的形状更像类似于蝴蝶状的混沌吸引子的形状接近,相同转速下6PBT桨的迹线比6BT桨的迹线更加紊乱,从迹线可以看出6PBT桨的混合效果要比6BT桨的混合效果要强。（4）从搅拌混合特性来看相同搅拌转速下6PBT桨的混合时间数要比6BT桨的混合时间数要短,单位体积混合能并不是随着转速的增加而减小,在不同的搅拌转速下6PBT桨的混合效率要比6BT桨的混合效率要高。
邱发成[8]（2019）在《刚-柔组合搅拌反应器内气液混合强化与流动信号特征研究》文中提出搅拌反应器是化工领域中常见的流体混合单元设备,其设备的混合性能直接影响着流体混合及相关过程工业的经济性与工艺效率。近年来,关于搅拌反应器内气-液混合特性的研究,主要包含宏观、介观以及微观三个层次的内容,重点在于研究气液搅拌反应器内两相的流体力学行为与反应器外控参数间的相关性。然而,由于在带挡板的搅拌反应器内的流动模式表现为一个具有典型准周期的三维高湍流动力系统,在时空尺度上具体呈现出跨越数个数量级旋涡与涡流的非线性混沌演化过程,伴随流动形态的非稳态随机脉动现象,使得搅拌反应器的外控参数优化模式难以与具体反应工艺过程要求相匹配,无法提出有效的流体混合强化方案,且对具有随机非平稳、时频及局部特性流动信号的特征研究较为缺乏。因此,开展流体混合强化与流动行为特征表达研究是搅拌反应器设计与工程放大领域中的重要课题。本文从宏观的混沌混合强化和微观的流动信号特征表达的目标出发,提出空气射流耦合刚柔组合搅拌桨强化流体混沌混合,采用分数阶傅里叶变换处理流体流动信号,并提取其特征参量,旨在建立搅拌反应器内气-液混合强化新模式,形成搅拌槽内随机脉动行为的量化分析技术,优化刚-柔组合搅拌反应器外控参数,开展空气射流耦合刚-柔组合搅拌桨在锰矿浸出工艺的中试研究,主要获得如下结论:（1）采用空气偏心射流耦合刚-柔组合搅拌桨的操作模式,强化流体混合效率,破坏槽内对称性流场的分布,增加了流体的无序运动,使更多的流体进入混沌状态。研究表明,刚-柔组合桨体系下的混沌混合程度是大于刚性桨体系,斜叶式刚-柔组合搅拌桨的LLE是所选桨叶中最大的。其次,当偏心率等于0.6,空气射流量等于1.6 m3/h时,斜叶式刚-柔组合搅拌桨体系下的混沌混合程度是最大的。（2）基于射流强化思路,提出了一种新型的管式气体分布器来协同强化刚柔组合搅拌反应器内流体的混合程度。同时,基于局部气含率的分布特性,提出了基于混合指数的混合性能量化分析方法。研究表明,柔性片长度,搅拌转速和通气量的增加都可以提高气-液混合程度。另外,轴向间距和角度的减小也能在一定程度上能够改善气-液两相的混合性能。（3）根据搅拌反应体系内功耗,局部特征分布,均匀化能量分布规律,开展了环形气体分布强化刚-柔组合搅拌反应器中气-液两相混合性能研究,并基于功耗、混合时间和局部相界面积的相关耦合关联分析来优化操作模式,即HE（28）RSDa P tm。研究表明,对于搅拌功耗来讲,RPD随着通气准数Fl和搅拌转速N的增加而减小,然后维持在某一范围内变化。另外,从RPD值的相对标准偏差来看,当柔性片长度为3 cm时,RPD的RSD值最小,其混合性能较好。对于局部气含率来讲,在桨叶所在平面位置附近和液面以下一定距离的两个地方出现峰值分布。从HE值的变化来看,最优的操作模式为RF-RDT、搅拌转速等于2.5 s-1、柔性片长度等于3 cm和通气量等于1.8 m3/h。（4）以气液混合过程中流体流动信号和特性表征为目标,采用步进搜索法计算分数阶傅里叶变换的最佳分数阶,进而求解基于最佳阶次的FRFT的特征分析,实现流体流动过程中的流动特性的提取。同时,采用最大Lyapunov指数（LLE）来指示混合过程的混沌程度,以量化流体流动行为。研究表明,随着通气量和搅拌转速的增加,最大幅值MA值与LLE值呈现相同的增加趋势。同时,还发现随着外部条件的增加,相邻两个最大幅值特征量（MA）间的变化量（AD）以及同类型特征量之间的最大变化量（MD）都比LLE值高了一到两个数量级。一般来讲,当外部条件稍微改变时,分数阶傅里叶变换更容易检测到流体流动特征的变化。（5）针对锰矿浸出与除杂时间长、效率低、锰渣排放量大等问题,开展空气射流耦合刚-柔组合桨强化锰矿浸出与除铁过程的中试研究,重点考察空气射流耦合刚-柔组合桨对电耗、锰矿浸出及除铁时间的影响。研究表明,在锰矿浸出过程中,有无空气射流或者空气射流量的大小对锰矿浸出时间影响不显着,浸出时间皆为3小时左右,且每个小时内的电耗差异不大。在除铁过程,除铁时间与阀门开度（空气射流量）大小有关,即空气射流量的大小在一定程度上与除铁时间存在反比的关系。最后,基于除铁时间变化规律,发现了软锰矿氧化除铁的最佳酸度大约在5.00 g/L左右,并且空气射流耦合刚柔组合桨操作模式能够将软锰矿的投入量降至原来用量的85%左右。
梁洋洋[9]（2019）在《具有柔性搅拌结构的搅拌槽内流固耦合研究》文中指出搅拌槽内的流场在时间上包含宏观不稳定的低频、周期性的转速倍频和湍流的高频,在空间上具有整体循环、桨叶后方尾涡和湍流涡结构。搅拌槽内流场因时空上的不稳定、不均匀性会对搅拌桨轴、挡板、槽壁等结构施加反作用力,使之发生瞬时变形,而结构变形反过来扰动周围流动,进一步强化流动的不均匀性,这种流体与结构之间的相互作用称为流固耦合。本文的研究内容包括搅拌轴作侧向振动的流固耦合与搅拌桨叶作法向振动的流固耦合。对于搅拌轴作侧向振动的流固耦合,重点研究搅拌轴端的力矩（扭矩与弯矩）,其中弯矩是搅拌轴设计与强度分析的重要参数。采用定制的力矩传感器对气液两相体系下不同曲率的径流涡轮桨（六直叶涡轮桨RT、半圆管涡轮桨CD、半椭圆管涡轮桨HEDT与抛物线型涡轮桨PDT）和不同操作方式（上提与下压）的斜叶桨的轴端力矩进行测量。结果表明涡轮桨相对功率需求（RPD）的降低趋势随叶片曲率的增大而减缓,扭矩幅值分布随叶片曲率的增大和通气速率的增加而更分散。在非共振条件下,四种桨的相对轴弯矩（RMB）随通气准数的增加呈现“升-降-升”的趋势。四种桨的轴弯矩幅值由于搅拌轴弹性恢复作用引起的轴侧向偏摆不对称而符合Weibull分布。斜叶桨在上提与下压操作时不同的载气方式使得力矩特性不同:上提操作时RPD与RMB均随通气准数的增加而持续降低,而下压操作时二者随通气准数的增加分别呈现“降-降-升”与“升-降-升”的变化趋势。由于实验测试技术的限制,作用在搅拌桨轴上的载荷中的流体分量和结构分量无法分别直接测量。研究中耦合计算流体力学与计算结构力学对下压操作斜叶桨的流固耦合特性进行数值模拟,捕获轴端弯矩与桨叶的侧向力、轴向力、弯矩四种载荷,并分离各载荷中的流体分量和结构分量。结果表明搅拌桨的质量不平衡增大了轴弯矩和桨叶侧向力及其结构分量,但对桨叶轴向力和弯矩几乎无影响,且四种载荷的无量纲流体分量基本与质量不平衡和转速无关。轴弯矩主要源于搅拌桨叶侧向力。对于搅拌桨叶作法向振动的流固耦合,研究了桨叶的法向振动特性及其对轴端力矩和流场的影响。采用高速相机捕获超弹性镍钛合金柔性叶片的振动,并依据柔性叶片在静止状态与平衡位置处的形状制造相应的刚性直叶与刚性弯叶。结果表明相同转速下,刚性直叶桨的扭矩和功率消耗最高,柔性桨次之,刚性弯叶桨最低,而柔性桨与刚性弯叶桨的轴弯矩接近,且低于刚性直叶桨。采用二维粒子图像测速技术（PIV）对上述三种搅拌桨在相同转速下的流场进行测量。相对于刚性直叶,具有一定曲率的刚性弯叶降低了远离桨叶处的径向流速,而法向振动的柔性叶片则加强了叶端附近的径向流速。对于柔性桨与刚性弯叶桨,基于径向与轴向脉动的各向同性假设得到的湍流动能高于基于三个方向脉动的计算结果,且两种计算方法得到的湍流动能偏差柔性桨较刚性弯叶桨低。相对于刚性弯叶,法向振动的柔性叶片既消耗了较多的功率,使槽内平均湍流动能较高,又扰乱了桨叶背后尾涡的周期性运动,使尾涡及高湍流动能区域在径向上更远离桨叶,加强了能量从桨叶附近向槽内主体的传递;然而相同功率下叶片振动对湍动的提升作用微弱。通过同步测量柔性桨的流场与桨叶振动,发现随着叶片变形量的增加,流动的射流角度增大,射流方向流速增加;随着叶片振幅的增加,尾涡及平均流速变化不大,但流场的湍动程度得到增强。采用体三维PIV对相同转速下三种桨的流场进行测量,所得速度与立体PIV结果吻合较好,但脉动速度低于立体PIV结果。三维速度等值面在切向上由低相位至高相位、在径向上由内向外扩展。切向脉动在20°相位角附近较径向和轴向脉动强烈,在0°与50°相位角附近较径向和轴向脉动略弱。湍流动能在尾涡交汇区域较高,其等值面在切向上由低相位至高相位、在径向上由内向外扩展。
张昆[10]（2019）在《搅拌槽内过渡流下单颗粒悬浮特性的实验研究》文中研究表明固液悬浮现象广泛存在于自然界与工业过程中,搅拌作为一种常用的化工单元操作,在生物反应器,非均相催化,废水处理等方面也有广泛的应用。研究搅拌槽内固液悬浮现象的特性,有助于直观地了解颗粒运动规律,为探索不同条件下颗粒悬浮机理奠定基础。然而,目前对于颗粒悬浮的研究多集中于大量颗粒的宏观动态行为,搅拌槽内单个颗粒或少量颗粒的固液悬浮细节的研究较少,现已有部分研究者对搅拌槽内的单颗粒运动特性进行了一定的总结,但其工作多集中于雷诺数较低的层流状态,对单颗粒悬浮特性的研究有助于完善颗粒的悬浮机理。本论文研究了方形搅拌槽内,Re=300～1200的过渡流区内,单个球形颗粒的悬浮特性,考察了两种桨型,三种离底高度,四种颗粒密度,以及不同雷诺数对单颗粒悬浮过程的影响。使用高速摄像技术对颗粒宏观运动进行捕捉,并运用二维粒子图像测速技术（Two Dimensional Particle Im age Velocimetry,2D-PIV）对单相流场特性进行研究。结果表明:（1）圆盘桨作用下单颗粒存在一次临界悬浮和多次临界悬浮两种情况,随着桨叶离底高度的降低,两种临界悬浮转速会有较为明显的降低;Rushton桨作用下密度较小的两种颗粒临界悬浮转速的变化趋势与圆盘桨类似,但会有60%左右的降低,密度较大的两种颗粒的临界悬浮转速随离底高度的降低而升高。（2）过渡流圆盘桨搅拌槽内,颗粒密度和桨叶离底高度对颗粒的底部运动轨迹有较大影响,颗粒在垂直上升后会以螺旋上升、螺旋下降或持续的螺旋状圆周运动进行悬浮。过渡流Rushton桨搅拌槽内,搅拌雷诺数与桨叶离底高度对颗粒的底部运动轨迹有较大影响,无因次密度差小于1的颗粒悬浮轨迹与圆盘桨下基本相同,无因次密度差大于1颗粒会在底面做无规律的圆周运动,然后以跳起的方式悬浮。（3）圆桨盘搅拌槽内桨盘下方轴线附近流体的分叉是颗粒运动发生改变的原因,颗粒的悬浮主要是主体流动引起的;Rushton桨作用下槽底附近移动的漩涡可能会使颗粒发生无规律运动。
二、涡轮桨搅拌槽内流场的数字PIV测量（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、涡轮桨搅拌槽内流场的数字PIV测量（论文提纲范文）
（1）多级涡轮桨搅拌槽内流场和停留时间分布特性研究（论文提纲范文）
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明 |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 计算流体力学技术 |
| 1.2.1 计算流体力学理论基础 |
| 1.2.2 湍流数值模拟 |
| 1.2.3 反应器搅拌区域模型 |
| 1.2.4 组分输运与反应模型 |
| 1.3 多级搅拌反应器的流体力学特性 |
| 1.3.1 多级搅拌器的流场特性 |
| 1.3.2 多级搅拌器停留时间特性 |
| 1.3.3 多级搅拌器返混模型 |
| 1.4 搅拌槽内耗散速率测量方法 |
| 1.4.1 搅拌槽内的湍流耗散特性 |
| 1.4.2 PIV技术原理与应用 |
| 1.4.3 湍流耗散速率的实验测量 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第二章 研究装置与方法 |
| 2.1 停留时间分布模拟研究 |
| 2.1.1 多级搅拌槽结构及网格划分 |
| 2.1.2 模拟物系和工况条件 |
| 2.1.3 边界条件及数值解法 |
| 2.2 湍流耗散速率实验研究 |
| 2.2.1 PIV实验体系及设备 |
| 2.2.2 实验物系及测试条件 |
| 第三章 多级搅拌槽内停留时间分布特性 |
| 3.1 RTD的模拟及表征方法 |
| 3.2 模拟网格无关性及文献对比 |
| 3.3 多级搅拌反应器稳态流场 |
| 3.4 多级搅拌反应器压力分布 |
| 3.5 多级搅拌反应器停留时间分布 |
| 3.5.1 水平隔板孔尺寸对RTD的影响 |
| 3.5.2 反应器内浓度场 |
| 3.5.3 表观流速对RTD的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 圆盘桨搅拌槽内湍流动能耗散率特性 |
| 4.1 PIV滤波处理和样本无关性 |
| 4.2 单循环流场和湍流动能分布 |
| 4.3 搅拌槽内耗散率分布 |
| 4.3.1 计算方法对耗散率分布的影响 |
| 4.3.2 解析尺度对耗散率分布的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 主要结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 本实验的创新点 |
| 5.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
| 导师和作者简介 |
| 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书 |
（2）双层斜叶组合桨搅拌槽内流体流场的数值模拟及PIV试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 国内外相关领域研究现状 |
| 1.2.1 非牛顿流体搅拌特性的研究 |
| 1.2.2 流场测量方法在搅拌槽内应用现状 |
| 1.2.3 数值模拟在搅拌槽中的应用现状 |
| 1.3 本课题主要研究内容及技术路线 |
| 第二章 双层斜叶组合桨对搅拌流场的影响 |
| 2.1 几何模型 |
| 2.1.1 搅拌槽 |
| 2.1.2 搅拌桨 |
| 2.2 数值模拟 |
| 2.2.1 基本控制方程 |
| 2.2.2 Realizable k-ε湍流模型 |
| 2.3 模拟设置 |
| 2.3.1 CMC溶液流变参数测定 |
| 2.3.2 网格划分及无关性验证 |
| 2.3.3 边界条件与求解器设置 |
| 2.4 双层斜叶组合桨搅拌流场分析 |
| 2.4.1 宏观流动特性分析 |
| 2.4.2 时均速度分布 |
| 2.4.3 涡量分布和湍动能分布 |
| 2.4.4 流场平均速度和搅拌桨轴功率 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 双层斜叶组合桨搅拌流场PIV试验研究 |
| 3.1 PIV试验装置 |
| 3.2 PIV基本原理 |
| 3.3 CMC溶液的制备及示踪粒子选择 |
| 3.4 PIV测试方案及测试方法 |
| 3.4.1 PIV测试方案 |
| 3.4.2 PIV测量方法 |
| 3.5 结果及其对比分析 |
| 3.5.1 铅垂面速度分布对比分析 |
| 3.5.2 时均速度分布对比分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 不同参数对双层桨搅拌流场的影响 |
| 4.1 转速对流场的影响分析 |
| 4.1.1 宏观流动特性分析 |
| 4.1.2 时均速度分布 |
| 4.1.3 涡量分布和湍动能分布 |
| 4.1.4 平均流体速度和搅拌桨轴功率 |
| 4.2 双层桨叶间距对流场的影响分析 |
| 4.2.1 宏观流动特性分析 |
| 4.2.2 时均速度分布 |
| 4.2.3 涡量分布和湍动能分布 |
| 4.2.4 平均流体速度和搅拌桨轴功率 |
| 4.3 流变特性对流场的影响分析 |
| 4.3.1 宏观流动特性分析 |
| 4.3.2 时均速度分布 |
| 4.3.3 涡量分布和湍动能分布 |
| 4.3.4 平均流体速度和搅拌桨轴功率 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 研究总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
（3）基于湍流场特性的调浆过程强化机理研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景及意义 |
| 1.3 调浆概况及设备 |
| 1.4 搅拌槽内流场特性研究现状 |
| 1.5 湍流涡特性研究现状 |
| 1.6 浮选调浆研究现状 |
| 1.7 研究内容及技术路线 |
| 2 搅拌槽内湍流场的结构特征 |
| 2.1 计算流体力学理论及模型 |
| 2.2 数值计算求解过程 |
| 2.3 搅拌槽内流场分析 |
| 2.4 湍流场型式对湍流强度的影响 |
| 2.5 湍流场型式对湍流涡耗散微尺度的影响 |
| 2.6 不同湍流场型式下湍流涡耗散微尺度的分布规律 |
| 2.7 不同型式湍流场特性的综合评价 |
| 2.8 本章小结 |
| 3 湍流场作用下的混合分散特性 |
| 3.1 数值计算简介及参数设置 |
| 3.2 湍流场作用下颗粒体积分数分布 |
| 3.3 湍流场作用下颗粒悬浮均匀特性 |
| 3.4 固相颗粒对湍流涡耗散微尺度的影响 |
| 3.5 湍流场内矿浆浓度分布预测 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 湍流场作用下的相间作用行为 |
| 4.1 试验方法 |
| 4.2 湍流场作用下颗粒的聚团特性 |
| 4.3 湍流场作用下三相界面的矿化行为 |
| 4.4 湍流场作用下颗粒间相互作用力 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 湍流强化调浆过程的作用机理 |
| 5.1 调浆体系内湍流场特征分析 |
| 5.2 湍流场中矿浆运动行为分析 |
| 5.3 湍流场中固-液混合分散行为分析 |
| 5.4 湍流场中颗粒间聚团行为及其动力学分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 不同湍流场作用下的粉煤灰调浆界面效应及其浮选行为 |
| 6.1 材料与方法 |
| 6.2 调浆时间对粉煤灰浮选效果的影响 |
| 6.3 不同湍流场作用下的粉煤灰调浆界面效应 |
| 6.4 不同湍流场作用下的粉煤灰浮选动力学 |
| 6.5 不同湍流场作用下的粉煤灰浮选脱炭行为 |
| 6.6 复合型湍流场作用下粉煤灰调浆-浮选效果综合评定 |
| 6.7 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（4）多叶片组合式搅拌桨釜内流动特性的实验研究与数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 绪论 |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 搅拌器的类型 |
| 1.1.1 常见的搅拌器类型 |
| 1.1.2 中高粘度流体用搅拌桨选型及其特点 |
| 1.2 中高粘度流体混合概述 |
| 1.2.1 中高粘度流体定义 |
| 1.2.2 流动混合机理 |
| 1.3 搅拌釜内流动特性的表征 |
| 1.3.1 涡量分布 |
| 1.3.2 湍流特性 |
| 1.3.3 流场分析 |
| 1.3.4 泵送能力 |
| 1.3.5 功率特性 |
| 1.3.6 剪切性能 |
| 1.4 搅拌釜的数值模拟 |
| 1.4.1 雷诺时均法 |
| 1.4.2 直接数值模拟 |
| 1.4.3 大涡模拟 |
| 1.4.4 桨叶运动区域处理方法 |
| 1.5 搅拌釜内流场的实验研究 |
| 1.5.1 激光多普勒测速技术(LDV) |
| 1.5.2 粒子图像测速技术(PIV) |
| 第二章 MBC桨釜内流动特性的实验研究 |
| 2.1 实验装置和实验方法 |
| 2.1.1 搅拌釜 |
| 2.1.2 搅拌桨 |
| 2.1.3 TR-PIV测试系统 |
| 2.2 实验结果与讨论 |
| 2.2.1 搅拌功率的测定 |
| 2.2.2 流场分析 |
| 2.2.3 涡量分析 |
| 2.2.4 其他测量 |
| 第三章 湍流状态下MBC桨流动特性的数值模拟 |
| 3.1 数学模型 |
| 3.2 网格划分 |
| 3.3 模拟参数设置 |
| 3.4 监测平面的选取 |
| 3.5 结果分析与讨论 |
| 3.5.1 大涡模拟结果验证 |
| 3.5.2 流场分析 |
| 3.5.3 涡度分布 |
| 3.5.4 泵送能力 |
| 3.5.5 功率特性 |
| 3.5.6 湍流特性 |
| 3.5.7 剪切性能 |
| 3.6 45°MBC搅拌釜内的流动特性的模拟研究 |
| 3.6.1 45°MBC桨时均速度场分析 |
| 3.6.2 45°MBC桨时均速度场分布 |
| 3.6.3 45°MBC桨脉动速度分布 |
| 3.6.4 45°MBC桨湍动能分布 |
| 3.6.5 旋转方向对功率准数的影响 |
| 3.6.6 旋转方向对轴向流量准数的影响 |
| 3.7 小结 |
| 第四章 低雷诺数下MBC桨流动特性的数值模拟 |
| 4.1 数学模型 |
| 4.2 模拟体系 |
| 4.3 模拟参数设置 |
| 4.4 结果分析与讨论 |
| 4.4.1 MBC桨的功率准数曲线 |
| 4.4.2 雷诺数对流型的影响 |
| 4.4.3 雷诺数对速度分布的影响 |
| 4.4.4 均方根速度分析 |
| 4.4.5 无因次湍动能分析 |
| 4.4.6 死区分布 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 硕士期间科研成果 |
| 致谢 |
（5）导流筒对自吸式搅拌釜内流动特性影响的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 绪论 |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 国内外搅拌桨的研究进展 |
| 1.2 搅拌桨的分类 |
| 1.2.1 按流动形态分类 |
| 1.2.2 按吸气方式分类 |
| 1.3 影响搅拌桨混合性能的因素 |
| 1.3.1 导流筒对搅拌桨混合性能的影响 |
| 1.3.2 短叶片倾斜角度对搅拌桨混合性能的影响 |
| 1.3.3 上提式和下压式搅拌桨对混合性能的影响 |
| 1.4 PIV测速技术 |
| 1.4.1 PIV的定义 |
| 1.4.2 PIV测量参数 |
| 1.4.3 示踪粒子的选择 |
| 1.4.4 PIV技术的特点 |
| 1.5 数值模拟研究方法 |
| 1.5.1 桨叶的处理方法 |
| 1.5.2 流体流动控制方程 |
| 1.6 课题研究的意义 |
| 第二章 釜内流场的实验研究 |
| 2.1 实验设备与装置 |
| 2.2 PIV实验算法 |
| 2.3 实验条件 |
| 2.4 实验步骤及注意事项 |
| 2.4.1 实验步骤 |
| 2.4.2 实验注意事项 |
| 2.5 实验结果与讨论 |
| 2.5.1 短叶片倾斜角度对釜内流场的影响 |
| 2.5.2 导流筒长度对釜内流场的影响 |
| 2.5.3 搅拌桨旋转方向对釜内流场的影响 |
| 第三章 数值模拟 |
| 3.1 两种模型的求解方程 |
| 3.1.1 RNG K-ε模型 |
| 3.1.2 大涡模拟 |
| 3.2 模拟工况 |
| 3.3 模拟过程 |
| 3.3.1 几何模型 |
| 3.3.2 网格划分 |
| 3.3.3 模型参数的设定 |
| 3.4 雷诺时均与大涡模拟结果的比较 |
| 3.4.1 定性对比 |
| 3.4.2 定量对比 |
| 3.5 LES模型模拟结果的分析 |
| 3.5.1 LES模拟结果中对比工况釜内流场分析 |
| 3.5.2 其他LES模拟工况釜内流场分析 |
| 第四章 结论与展望 |
| 4.1 结论 |
| 4.2 展望 |
| 参考文献 |
| 硕士期间科研成果 |
| 致谢 |
（6）搅拌槽内不互溶液液体系相间传质过程的实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 符号说明 |
| 第1章 文献综述 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 传质理论的发展 |
| 1.2.1 经典传质理论 |
| 1.2.2 湍流传质理论 |
| 1.2.3 界面非平衡传质理论 |
| 1.2.4 经验或半经验传质关联式 |
| 1.3 搅拌槽内相间传质过程的研究进展 |
| 1.3.1 液液相间传质的影响因素 |
| 1.3.2 流体动力学特性和混合特性的研究 |
| 1.3.3 液液体系相间传质特性的研究 |
| 1.4 传质和混合过程的实验研究方法 |
| 1.4.1 激光全息显微干涉法和酸碱可视化法 |
| 1.4.2 电导率法和粒子图像测速法 |
| 1.4.3 平面激光诱导荧光法 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 实验方法与实验装置 |
| 2.1 实验体系的确定 |
| 2.2 实验装置与PLIF设置 |
| 2.2.1 搅拌槽结构和搅拌桨参数 |
| 2.2.2 PLIF设置 |
| 2.3 荧光强度与示踪剂浓度之间的关系 |
| 2.3.1 单相体系 |
| 2.3.2 不互溶液液两相体系 |
| 2.4 示踪剂分配系数的测量 |
| 2.5 传质平衡时间的测量 |
| 2.5.1 实验条件的设置 |
| 2.5.2 实验方法与流程 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 相间传质过程中传质平衡时间的测量 |
| 3.1 传质平衡时间的表征 |
| 3.1.1 归—化灰度值曲线 |
| 3.1.2 示踪剂灰度值的三维彩色云图 |
| 3.2 搅拌转速对传质平衡时间的影响 |
| 3.3 分散相体积分数对传质平衡时间的影响 |
| 3.3.1 混合强度的影响 |
| 3.3.2 液滴直径变化的影响 |
| 3.3.3 分配系数的影响 |
| 3.4 桨型对传质平衡时间的影响 |
| 3.5 搅拌桨离底高度对传质平衡时间的影响 |
| 3.6 偏心搅拌对传质平衡时间的影响 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 不互溶液-液体系相间传质系数的测量 |
| 4.1 传质系数的测量和计算 |
| 4.1.1 实验参数与流程 |
| 4.1.2 计算和拟合方法 |
| 4.2 搅拌转速对传质系数的影响 |
| 4.3 浓度对传质系数的影响 |
| 4.4 拟合传质系数的经验关联式 |
| 4.4.1 相间扩散系数的计算 |
| 4.4.2 经验关联式的拟合与比较 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）假塑性流体搅拌流场混沌特征及混合特性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 假塑性流体流变性研究 |
| 1.2.2 混沌混合简介 |
| 1.2.3 搅拌器的混合隔离区 |
| 1.2.4 搅拌假塑性流体模拟研究 |
| 1.2.5 搅拌器的分类 |
| 1.3 计算流体力学研究进展及基本理论 |
| 1.3.1 CFD简介 |
| 1.3.2 湍流模型 |
| 1.3.3 搅拌槽内旋转区域处理方法 |
| 1.3.4 流体测量技术 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 1.5 创新点 |
| 2 假塑性流体流变实验及PIV实验 |
| 2.1 假塑性流体流变实验 |
| 2.1.1 流变实验所用装置 |
| 2.1.2 实验原理与方法 |
| 2.1.3 假塑性流变实验结果及分析 |
| 2.2 搅拌流场PIV实验 |
| 2.2.1 PIV实验原理 |
| 2.2.2 PIV实验装置 |
| 2.2.3 PIV相互关联算法 |
| 2.2.4 PIV示踪粒子的选择 |
| 2.2.5 采样频率设定 |
| 2.2.6 实验操作过程 |
| 2.2.7 实验结果 |
| 2.3 小结 |
| 3 搅拌桨流场数值模拟模型与验证 |
| 3.1 假塑性流体粘度模型 |
| 3.2 数值模拟模型建立 |
| 3.2.1 几何模型 |
| 3.2.2 网格划分 |
| 3.2.3 数值模拟方法 |
| 3.2.4 流体控制方程 |
| 3.3 数值模拟模型验证 |
| 3.3.1 流场矢量图分布 |
| 3.3.2 时均速度大小 |
| 3.4 小结 |
| 4 搅拌流场与混沌特性 |
| 4.1 假塑性流体流场特性 |
| 4.1.1 搅拌宏观流场分析 |
| 4.1.2 搅拌槽内时均速度分析 |
| 4.1.3 搅拌槽内剪切速率分析 |
| 4.2 涡心变化规律分析 |
| 4.2.1 转速对涡心变化位置的影响 |
| 4.2.2 流变性对涡心位置的影响 |
| 4.3 混沌混合理论 |
| 4.3.1 混沌 |
| 4.3.2 混沌混合表征方法 |
| 4.3.3 混沌吸引子 |
| 4.4 6PBT桨与6BT桨迹线特性 |
| 4.4.1 转速对搅拌桨迹线的影响 |
| 4.4.2 流变性对迹线的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 错位六弯叶桨与六弯叶桨混合性能对比分析 |
| 5.1 计算策略与几何模型 |
| 5.2 混合时间与混合速率 |
| 5.3 混合效率 |
| 5.4 本章小结 |
| 总结 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表论文 |
（8）刚-柔组合搅拌反应器内气液混合强化与流动信号特征研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 气-液搅拌反应器简述 |
| 1.3 流体混合特性 |
| 1.3.1 临界分散特性 |
| 1.3.2 通气搅拌功率 |
| 1.3.3 气含率 |
| 1.3.4 气泡尺寸 |
| 1.4 流动信号特征研究现状 |
| 1.4.1 信号处理方法 |
| 1.4.2 分数阶傅里叶变换 |
| 1.4.3 分数阶傅里叶变换的基本性质 |
| 1.4.4 分数阶傅里叶变换运算的性质 |
| 1.5 搅拌反应器内混合过程强化研究现状 |
| 1.5.1 混沌混合 |
| 1.5.2 搅拌反应器内混沌混合强化 |
| 1.5.3 混沌混合判据与表征 |
| 1.6 流体混合强化过程存在的关键问题 |
| 1.7 研究方案及内容 |
| 1.7.1 研究方案 |
| 1.7.2 研究内容 |
| 2 偏心射流强化刚-柔组合搅拌反应器内混沌混合研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验装置 |
| 2.2.2 实验方法及原理 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 搅拌桨类型对LLE和 MSE的影响 |
| 2.3.2 桨叶离底高度对LLE和 MSE的影响 |
| 2.3.3 通气量对LLE和 MSE的影响 |
| 2.3.4 转速与偏心率对LLE的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 管式气体分布器强化刚-柔组合搅拌反应器内混合研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验与方法 |
| 3.2.1 实验装置与流程 |
| 3.2.2 实验方法 |
| 3.2.3 扭矩和局部气含率率测量的验证 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 桨叶类型对LLE的影响 |
| 3.3.2 柔性片长度对LLE的影响 |
| 3.3.3 分布器相邻孔间隔与角度对LLE的影响 |
| 3.3.4 通气量对LLE的影响 |
| 3.3.5 桨叶类型对搅拌功耗的影响 |
| 3.3.6 柔性片长度对搅拌功耗的影响 |
| 3.3.7 分布器相邻孔间隔与角度对搅拌功耗的影响 |
| 3.3.8 通气量对搅拌功耗的影响 |
| 3.3.9 桨叶类型对局部气含率的影响 |
| 3.3.10 柔性片和搅拌转速对局部气含率的影响 |
| 3.3.11 分布器相邻孔间隔与角度对局部气含率的影响 |
| 3.3.12 通气量对局部气含率的影响 |
| 3.5 基于局部气含率的混合性能分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 环式气体分布器强化刚-柔组合搅拌反应器内混合研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验与方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 桨叶类型对功耗的影响 |
| 4.3.2 搅拌转速对功耗的影响 |
| 4.3.3 柔性片长度对功耗的影响 |
| 4.3.4 功耗相关经验公式分析 |
| 4.3.5 桨叶类型对局部分布特征的影响 |
| 4.3.6 搅拌转速对局部分布特征的影响 |
| 4.3.7 柔性片长度对局部分布特征的影响 |
| 4.3.8 局部相界面积相关经验公式分析 |
| 4.3.9 均质化能量研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于分数傅里叶变换的流体流动信号特征研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验与方法 |
| 5.2.1 实验装置与流程 |
| 5.2.2 实验方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 压力波动信号特征提取过程 |
| 5.3.2 样本大小和搜索步长对FRFT的影响 |
| 5.3.3 通气量对FRFT的影响 |
| 5.3.4 搅拌转速对FRFT的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 空气射流耦合刚-柔组合桨强化锰矿浸出与除铁过程研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 中试装置及试验条件 |
| 6.2.1 中试装置安装 |
| 6.2.2 试验条件 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 空气射流耦合刚-柔组合桨对锰矿浸出过程的影响 |
| 6.3.2 空气射流耦合刚-柔组合桨对浸出过程电耗的影响 |
| 6.3.3 空气射流耦合刚-柔组合桨对除铁过程的影响 |
| 6.3.4 酸度对空气射流体系中软锰矿氧化除铁的影响 |
| 6.3.5 软锰矿投入量对空气射流体系中除铁过程的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.作者在攻读博士学位期间发表的论文目录 |
| B.作者在攻读博士学位期间申请的专利目录 |
| C.作者在攻读博士学位期间参加的科研项目 |
| D.学位论文数据集 |
| 致谢 |
（9）具有柔性搅拌结构的搅拌槽内流固耦合研究（论文提纲范文）
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 搅拌槽内流固耦合简介 |
| 1.2 搅拌轴作侧向振动的流固耦合研究 |
| 1.2.1 临界转速 |
| 1.2.2 轴末端位移 |
| 1.2.3 流体载荷 |
| 1.2.4 轴端力矩 |
| 1.3 搅拌桨叶作法向振动的流固耦合研究 |
| 1.3.1 流场测试技术 |
| 1.3.2 宏观流型 |
| 1.3.3 尾涡结构 |
| 1.3.4 湍流动能 |
| 1.3.5 湍流动能耗散率 |
| 1.4 柔性叶片的研究与应用 |
| 1.5 搅拌槽内流固耦合模拟 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 研究内容与研究方法 |
| 2.1 搅拌轴作侧向振动的流固耦合 |
| 2.1.1 搅拌桨轴设计 |
| 2.1.2 实验装置与测量方法 |
| 2.2 搅拌桨叶作法向振动的流固耦合 |
| 2.2.1 搅拌桨轴设计 |
| 2.2.2 实验装置与测量方法 |
| 第三章 气-液两相体系中涡轮桨和斜叶桨的轴端力矩 |
| 3.1 涡轮桨的轴端力矩 |
| 3.1.1 扭矩 |
| 3.1.2 弯矩 |
| 3.1.3 联合力矩 |
| 3.2 PBT桨的轴端力矩 |
| 3.2.1 扭矩 |
| 3.2.2 弯矩 |
| 3.2.3 联合力矩 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 斜叶桨的流固耦合数值模拟 |
| 4.1 物理模型 |
| 4.2 模拟方案 |
| 4.2.1 计算结构动力学方案 |
| 4.2.2 计算流体动力学方案 |
| 4.2.3 耦合动力学方案 |
| 4.3 模拟结果验证 |
| 4.3.1 扭矩验证 |
| 4.3.2 轴端弯矩验证 |
| 4.4 模拟结果分析 |
| 4.4.1 轴端弯矩 |
| 4.4.2 搅拌桨侧向力 |
| 4.4.3 搅拌桨轴向力 |
| 4.4.4 搅拌桨弯矩 |
| 4.4.5 作用力对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 柔性叶片的法向振动与轴端力矩 |
| 5.1 柔性叶片振动特性 |
| 5.1.1 叶片轮廓识别 |
| 5.1.2 叶片振动变形 |
| 5.1.3 叶片振动频谱 |
| 5.1.4 固有频率对振动的影响 |
| 5.1.5 叶片数目对振动的影响 |
| 5.2 轴端力矩特性 |
| 5.2.1 扭矩 |
| 5.2.2 弯矩 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 柔性桨流动特性的二维PIV研究 |
| 6.1 实验装置与条件 |
| 6.1.1 实验装置 |
| 6.1.2 操作条件 |
| 6.1.3 PIV系统参数 |
| 6.2 流动特性 |
| 6.2.1 平均速度 |
| 6.2.2 尾涡 |
| 6.2.3 脉动速度与各向同性假设 |
| 6.2.4 湍流动能 |
| 6.2.5 湍流动能耗散率 |
| 6.3 流动与振动同步测量 |
| 6.3.1 流动特性 |
| 6.3.2 变形量对流动特性的影响 |
| 6.3.3 振幅对流动特性的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 柔性桨流动特性的体三维PIV研究 |
| 7.1 实验装置与条件 |
| 7.2 流场测量结果合理性验证 |
| 7.3 流动特性 |
| 7.3.1 平均速度 |
| 7.3.2 脉动速度与各向同性假设 |
| 7.3.3 湍流动能 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 结论与前景展望 |
| 8.1 本文主要结论 |
| 8.1.1 搅拌轴作侧向振动的流固耦合 |
| 8.1.2 搅拌桨叶作法向振动的流固耦合 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 研究前景展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
| 导师和作者简介 |
| 附件 |
（10）搅拌槽内过渡流下单颗粒悬浮特性的实验研究（论文提纲范文）
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 颗粒悬浮特性的研究 |
| 1.2.1 颗粒临界悬浮转速 |
| 1.2.2 颗粒悬浮机理的研究 |
| 1.2.3 流体流动的描述 |
| 1.2.4 颗粒的受力分析 |
| 1.3 颗粒可视化及运动特性研究方法 |
| 1.3.1 拍照法 |
| 1.3.2 粒子图像测速技术 |
| 1.3.3 其他颗粒追踪技术 |
| 1.4 数值模拟研究进展 |
| 1.4.1 计算流体力学方法 |
| 1.4.2 格子玻尔兹曼方法 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第二章 实验装置与方法 |
| 2.1 实验装置与物系 |
| 2.1.1 实验装置 |
| 2.1.2 实验物系 |
| 2.2 颗粒运动的捕捉与可视化 |
| 2.2.1 高速摄像系统 |
| 2.2.2 数字图像的处理方法 |
| 2.3 PIV实验装置 |
| 第三章 实验结果与讨论 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 临界悬浮转速N_(LO) |
| 3.2.1 临界悬浮转速的确定 |
| 3.2.2 临界悬浮转速的分析 |
| 3.3 颗粒的底部运动 |
| 3.3.1 实验条件 |
| 3.3.2 颗粒的底部运动分析 |
| 3.4 圆盘桨搅拌槽内颗粒的悬浮运动 |
| 3.4.1 PMMA颗粒的悬浮运动 |
| 3.4.2 POM颗粒的悬浮运动 |
| 3.5 RT桨搅拌槽内颗粒的运动情况 |
| 1颗粒的底部运动'>3.5.2 Δρ/ρ>1颗粒的底部运动 |
| 1颗粒的悬浮运动'>3.5.3 Δρ/ρ>1颗粒的悬浮运动 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 搅拌槽内流场特性分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 圆盘桨搅拌槽的流场研究 |
| 4.3 RT桨的流场研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 主要结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 本实验的创新点 |
| 5.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
| 导师和作者简介 |
| 附件 |
四、涡轮桨搅拌槽内流场的数字PIV测量（论文参考文献）
- [1]多级涡轮桨搅拌槽内流场和停留时间分布特性研究[D]. 王瀚彬. 北京化工大学, 2020(02)
- [2]双层斜叶组合桨搅拌槽内流体流场的数值模拟及PIV试验研究[D]. 房洪芹. 江苏大学, 2020(02)
- [3]基于湍流场特性的调浆过程强化机理研究[D]. 杨露. 中国矿业大学, 2020(01)
- [4]多叶片组合式搅拌桨釜内流动特性的实验研究与数值模拟[D]. 许言. 东南大学, 2020(01)
- [5]导流筒对自吸式搅拌釜内流动特性影响的研究[D]. 褚向军. 东南大学, 2020(01)
- [6]搅拌槽内不互溶液液体系相间传质过程的实验研究[D]. 杜秀鑫. 中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所), 2020
- [7]假塑性流体搅拌流场混沌特征及混合特性[D]. 王宏. 青岛科技大学, 2020(01)
- [8]刚-柔组合搅拌反应器内气液混合强化与流动信号特征研究[D]. 邱发成. 重庆大学, 2019
- [9]具有柔性搅拌结构的搅拌槽内流固耦合研究[D]. 梁洋洋. 北京化工大学, 2019(06)
- [10]搅拌槽内过渡流下单颗粒悬浮特性的实验研究[D]. 张昆. 北京化工大学, 2019(06)