【英文题名】
Detached Eddy Simulation and PIV Study of the Macroinstability in Eccentrically Stirred Tanks
【作者】
杨锋苓 ;
【导师】
周慎杰 ;
【学位授予单位】
山东大学 ;
【学科专业名称】
过程装备工程
【学位年度】
2010
【论文级别】
博士
【网络出版投稿人】
山东大学
【网络出版投稿时间】
2010-07-15
【关键词】
搅拌槽 ;
偏心搅拌 ;
宏观不稳定性 ;
分离涡模拟 ;
粒子图像测速 ;
【英文关键词】
Stirred tank ;
Eccentric agitation ;
Macroinstability (MI) ;
Detached eddy simulation ;
Particle Image Velocimetry (PIV) ;
【中文摘要】
搅拌是过程工业中常见的单元操作之一,在化工、食品、生物、制药等行业中的应用非常广泛。搅拌涉及到物料的混合、传热、传质、化学反应等操作,对槽内流场的研究是分析这些过程的基础。搅拌槽内流体的流动是一个高度复杂的、非稳态的过程,存在一种大尺度、低频率的流型变化现象,即宏观不稳定性,该现象对搅拌槽内的混合、传热、传质等过程有重要的影响,引起人们的高度重视。本文采用数值模拟和实验测试相结合的方法对偏心搅拌槽内的宏观不稳定性频率进行了研究,分析了宏观不稳定性对偏心搅拌槽内混合过程的影响。
基于分离涡模型建立了搅拌数值模拟方法,对搅拌槽内的三维流场和混合过程进行了数值研究。分析了搅拌槽内流体的速度和湍动能分布以及功率消耗情况,并将分离涡模拟结果与LDV实验结果、大涡模拟结果和雷诺应力模拟结果进行了对比。结果证明分离涡模拟与实验结果吻合较好,能准确捕捉搅拌槽内流体的时均特征和非稳态流动特征,对湍动能及功率消耗的模拟结果也很好,具有和大涡模型相近的模拟精度,且计算量小,约为大涡模型计算量的80%。混合过程的模拟结果表明,分离涡模型对混合时间模拟精度远高于雷诺时均法,与实验值吻合较好,说明该模型也适用于搅拌...
【英文摘要】
Stirring has been recognized as a common unit operation in process industry and has numerous applications in chemical engineering, food processes, biological fermentations, pharmaceutical engineering, etc. Stirring involved in the mixing, heat and mass transfer, chemical reactions and other processes. Investigation on the internal flow field of the stirred tank is of great importance to study these processes. The fluid flow in stirred tank is highly complicated and transient. Besides, there is macroi...
【更新日期】
2010-08-09
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