搅拌槽内多层组合桨流场的分离涡模拟(8)
内外迭代法比起“黑箱”模型法有了很大进步，不再需要实验数据，实现了搅拌槽流动场的整体模拟，而且对某些搅拌桨流动场的计算取得了成功，证明这种方法完全可以用于搅拌槽流动场的计算。但这种方法在计算时仍然需要试差迭代，收敛速度较慢，而且这种方法没有被商业软件采用，在一定程度上限制了该方法的普及应用。
（4）多重参考系法（MRF）
Luo[28]提出了一种稳态流动场的计算方法，该方法的思想与内外迭代法相同，即采用两个参考系分别进行计算，桨叶所在区域是以桨叶速度旋转的参考系，其他区域使用静止参考系，用来计算叶轮区以外的流动场。与内外迭代法不同的是多重参考系法划分的两个区域没有重叠的部分，不再需要内外迭代过程，两个不同区域内速度的匹配直接通过在交界面上的转换来实现，因而使计算变得更加简单。他们将这种方法植入STAR－CD软件中，计算了直叶涡轮搅拌桨的三文流动场，计算结果与Yianneskis[40]的实验数据吻合较好，说明这种方法是成功的。
（5）滑移网格法
Yianneski[29]在实验中发现，由于桨叶和挡板的周期作用，叶轮所产生的流动场也是周期性的，而且桨叶附近的流动场主要包含了叶片所产生的尾涡。采用稳态的计算方法显然不能完全真实反映这种流动场，只有采用非稳态的计算方法。Luo[28]提出了滑移网格法,这种方法与多重参考系法网格划分方法相同，将计算域划分成分别包含旋转的桨叶和静止的挡板的两个区域。所不同的是，采用滑移网格法时，在两个区域交界面处有网格之间的相对滑动。他们在STAR－CD软件中采用这种方法计算了吹冰直叶涡轮的流动场，并与实验结果和一种稳态计算结果进行了比较，该方法的结果较好。
滑移网格法最大的不足在于计算时需要大量的CPU时间以及复杂的后处理过程。文献中报道的算例多是在大型机或中型机上进行计算的。随着计算设备的不断提高，MRF方法和SM方法的应用越来越广泛。
1.5主要研究内容
（1）用标准 模型和DES模型对吹冰直叶涡轮桨搅拌槽内的流场进行模拟，所得到的径向、轴向、切向速度和湍流动能分别与文献值进行比较。
（2）用标准 模型和DES模型45°斜叶涡轮桨搅拌槽内的流场进行模拟，所得到的径向、轴向、切向速度和湍流动能分别与文献值进行比较。
（3）用得到的模拟结果对DES模型和标准 模型的预测能力进行评价。
（4）用DES模型对多层组合桨搅拌（HEDT+WHU+WHU）槽内的流场进行模拟，搅拌槽内的流体选用聚醚多元醇。对不同位置的径向、轴向、切向速度进行预测，并用相位解析法分析搅拌槽内的流场。
（5）用DES模型对多层组合桨搅拌（HEDT+6XDT+XYK）槽内的流场进行模拟，搅拌槽内的流体选用聚醚多元醇。对不同位置的径向、轴向、切向速度进行预测，并用相位解析法分析搅拌槽内的流场，所得的结果与上一组的模拟结果进行比较，分析不同桨的组合对搅拌槽内流场的影响，比较上述两种组合桨在传动能力方面的优劣。
2 实验部分
2.1 径向桨的模拟
选用的搅拌桨类型为吹冰直叶涡轮桨，搅拌槽的结构与文献[23]中的一样，如图2-1所示，其中T=300mm。搅拌槽内的液体为水，密度 =1.0×103kg/m3，黏度 =1×10-3Pa•s，搅拌桨的转速N=4.5rps，雷诺准数Re=45000，流体在搅拌槽内呈高度湍流状态。
图2-1 搅拌槽尺寸
2.1.1 建立模型
使用gambit对搅拌槽建立模型，转子和静子区域的划分如图2-2所示。对转子区域划分3mm的四面体网格，共计69142个，对静子区域划分5mm的吹冰面体网格，共计321276个，整个搅拌槽划分为390148个区域，如图2-3所示。
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