2023年第5期化学工程与装备2023年5月ChemicalEngineering&Equipment13不同类型搅拌器流场数值模拟吴京平，王胜胜，项锦欣，陈志（重庆理工大学，重庆400054）摘要：搅拌操作是工业反应过程的重要环节，所涉及的因素很多，物料在搅拌设备内部流动极其复杂。搅拌器内流场研究主要依赖流场测试技术和数值模拟计算。本文设计了几种不同类型的搅拌器，运用FLUENT软件，对这几种搅拌器内的流场进行了数值模拟，计算出了几种不同搅拌器内的轴向、径向、切向速度，以此分析各种搅拌器的流型。关键词：搅拌器；流场；数值模拟；流型引言搅拌反应器适用于各种物性和各种操作条件的反应过程，应用范围十分广泛[1-6]。目前，搅拌器内流场研究主要依赖流场测试技术和数值模拟计算，测量手段主要有下列五种：放射粒子跟踪技术，电容层析成像技术，激光多普勒测速技术，相多普勒测速技术，和粒子图像测速技术。数值模拟技术可以有效地模拟搅拌器在各种情况下的流场情况[7-12]。通过CFD（计算流体力学）丰富而强大的后处理功能可以直观地了解搅拌槽内的流场分布，可用于研究分析和改进搅拌器的性能。ShuyanWang等[13]采用数值模拟的方法对反应釜内的固液搅拌混合过程进行了计算，发现随着搅拌速度的增加，搅拌器内的湍动能和颗粒速度都会增加，颗粒的波动性增强。杜友花[14]对实验室搅拌器内部流场进行了数值模拟研究，结果表明挡板能有效防止旋涡产生。杨文哲等[15]用数值模拟的方法研究了六直叶开启式涡轮搅拌器内部的流场，认为六面体网格的模拟结果更准确，并发现所模拟的六直叶开启涡轮式搅拌器混合效果较差。本文数值模拟了四种典型搅拌器内流场分布，分析不同搅拌器内的流场特点。1数值模拟研究1.1网格划分采用FLUENT的前处理软件GAMBIT来进行网格划分，为了控制网格数量，节约计算时间，采用六面体和四面体混合网格。采用多重参考系（MRF模型）对搅拌器流场进行稳态计算。模拟搅拌器的尺寸见图1。图1搅拌器尺寸图1.2湍流模型标准k-ε模型k和ε的输运方程为：（1）（2）引入Richardson数对耗散方程进行旋流修正，修正后ε的输运方程为：（3）DOI:10.19566/j.cnki.cn35-1285/tq.2023.05.09614吴京平：不同类型搅拌器流场数值模拟（4）湍流模型中各常数采用Launder所推荐的值：1.3时均速度的数值模拟机械搅拌反应器的搅拌性能直接关系到反应过程能耗和生产成本。搅拌器的流型取决于搅拌器的形式、搅拌器转速、构件的几何特征，以及流体性质等因素。搅拌器的改...
