标准搅拌反应器中流场分析

前言

本课题是在老师多年研究搅拌器的基础上提出来的。搅拌器在化工、医药、冶金、造纸、化妆品、涂饰材料、食品、饲料及废水处理等行业中得到广泛的应用，尤已化学工业中应用最多。而有限元方法（ANSYS）是在不断改进计算方法并和计算机结合起来的优良方法，能够精确分析仪器设备的受力和模拟仪器设备的状况，优化各项参数。所以用有限元方法分析搅拌设备，是个先进而又精确的方法。

选择本课题是基于对搅拌设备和ANSYS软件强大数值模拟功能的兴趣。此课题可以培养自己独立摸索分析能力，学会处理复杂问题，增强处理问题的耐心和自信心。

本论文在计算过程中，得到老师和本专业其他老师很大帮助，使得论文的质量有所提高，借此机会，向帮助和指导本论文编写的老师们表示感谢。

标准搅拌反应器中流场分析

[摘要]：针对搅拌反应器在化学工业中的重要性，本论文采用有限元分析软件（ANSYS）对标准搅拌器在流场（蔗糖水）中的不同转速、不同搅拌槽尺寸和不同搅拌器桨叶形式下，分析流场中轴向路径（X方向）和桨叶径向路径（Y方向）上的节点速度，观察速度向量图象和速度曲线的变化趋势和平缓程度，得出六平叶圆盘涡轮在转速N=300r/min、槽径T=2m时的搅拌效果相对理想的结论。[关键词]：标准搅拌反应器器,有限元,流场，ANSYS,CFD.

Analysis of the fluid field of a normal mixer

[Summary]: Aim at to mix blend in the chemical process of the importance, this thesis adoption analysis software( ANSYS) of Finite element method to standard mixer is in the field( cane sugar water) of to be turned.The different velocity is with the different mixer oar leaf the form, analysis fluid field conclusion for opposite ideal result for inside stalk direction path(X direction) with oar leaf's path(Y direction) facing the node on the path in the speed, observing the flat- Oblique leaf circle whirlpool round at turning soon of sixth of speed, outing of even degree of trend of variety of curve of peaceful of out vector portrait with N=300 r/ min, slot paths T=2 m.

[Key words]:Normal mixer,Finite element methold(FEM)，Fluid field, Ansys, CFD.

目录

一、前言 (2)

二、摘要 (3)

三、概述

1、1CFD、搅拌器的发展和现状 (4)

1、2ANSYS发展和现状 (5)

1、3ANSYS使用环境 (5)

1、4流场测量技术介绍 (5)

1、5选择本课题的目的和意义 (5)

四、采用ANSYS流场分析的方法和步骤

2、1 ANSYS常用术语 (6)

2、2 ANSYS软件功能简介 (7)

2、3 ANSYS模块介绍 (8)

2、4 论文参数要求 (11)

2、5 ANSYS分析的方法和步骤 (12)

2、6 ANSYS分析的操作步骤 (13)

五、标准搅拌槽中流场分析的结果与讨论

3、1 流场中的数据提取和速度图象 (22)

3、2 结论 (34)

六、结果综合讨论 (34)

七、参考文献 (35)

八、毕业论文总结 (36)

第一部分：概述

一、CFD、搅拌器发展及现状：

计算流体动力学（CFD）是在计算机上求解描述流体运动、传热和传质的偏微分方程组，并且对上述现象进行过程模拟。这其中涉及流体力学（尤其是湍流力学）、计算方法以及计算机图形处理等技术。CFD可用来进行流体动力学的基础研究，复杂流动结构的工程设计，了解在燃烧过程中的化学反应，分析实验结果等。因问题的不同，CFD技术也会有所差别，如可压缩气体的亚音速流动、不可压缩气体的低速流动等。由于计算机技术和数值计算技术的高速发展，CFD 技术也得到了长足的发展。尤其是其在工程领域内的应用更是越来越广泛，例如：数学物理模型、数值计算方法、可视化化结果处理等。随着计算机容量的大大提高、先进的数值计算技术的出现以及各种湍流模型的提出，CFD技术已经广泛应用于暖通空调、环境水利工程、化工、热能动力、核能、大气流动等领域，具有广阔的应用前景。其主要优点是能以较少的费用和较短的时间获得大量有价值的研究结果，对投资大、周期长、难度高的实验研究来说，CFD的优点就更为突出。因此，将CFD与工程研究相结合，不仅有助于工程设计的改进，而且能减少实验的工作量．可以说，CFD是一种有效和经济的研究手段。

搅拌是某些化学工业生产过程中非常重要的工艺环节，其目的是强化物料的热交换过程和取得一份成分均匀的混合物。搅拌有机械搅拌、气流搅拌和超声波搅拌等几种。而机械搅拌器因其结构简单、搅拌性能好、效率高、适应物料范围广等优点而被广泛应用于不同的场合。而涡轮搅拌器结构复杂、转速高（一般为转速n=400~2000r/min）在能耗不大时，搅拌效率高，常用于稀薄乳浊液、悬浮液及固体溶液的搅拌。这种搅拌类型在根据加工物料的类型、物理状态、搅拌目的和要求进行具体的选用时，能达到良好的搅拌效率和经济效果。所以具有很广泛的应用和研究前景。

在化工行业中，CFD借助于流体动力学的基础，能对复杂流动结构的工程设计进行研究，了解在搅拌过程中的流场受力，并分析其实验结果等。搅拌设备在