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流体动力学分析范文1
【关键词】输油管道 workbench 双向流固耦合 流体动力学
1 引言
流体动力学是研究流体平衡的条件及压强分布、流体运动规律、以及流体与固体之间的相互作用等，研究结果对分析管道的振动及影响因素有重要意义。本文针对新疆某石化公司的10-K-302C离心式甲烷制冷压缩机自开机以来油管线振动较大的问题，通过对管内流体流动状态进行模拟分析，得出了流体耦合前后动力特性的变化及管道振动的原因。
2 双向流固耦合分析原理
流固耦合要遵循质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒，所以在流固耦合交界面处，应满足流体域固体应力（σ）、位移（d）、温度（T）、热流量（q）等变量的相等或守恒，即满足下面四个方程：
σ分别为液体、固体应力。
3 流体和管道的计算模型
就10-K-302C离心式甲烷制冷压缩机装置的油管线位移较大现象，通过分析油耦合前后的动力学特性，找出流体运动特性，对寻找该管道振动原因有重要指导作用。出口管道的管路图如图1：选取油在弯管中心轴线处的1、、2、、3、、4、点，及在出口处5、为观测点。
图3 耦合后油速度流线图
耦合前后油与管道接触壁面的压力云图4和图5。绝对压力均在入口处较大，弯头处较其连接处的直管压力较大。耦合前油壁面的最大绝对压力为772KPa，最小绝对压力为759.9KPa，压力波动值为1.58%，压力波动较小。流固耦合后接触壁面的压力大小和分布与耦合前几乎相同。图5 耦合后油壁面绝对压力
流体动力学分析范文2
关键词 数值模拟,等静压成形机,改进设计
1等静压成形机油腔部分的简介
等静压成形机是一种适用于高档日用瓷的生产设备,所生产的产品尺寸变化范围很广。产品尺寸决定了等静压模具的尺寸和油腔的尺寸,本文以生产外径为120mm、高为30mm的盘子模具为例进行了等静压流场数值计算。等静压成形机的模具分为凸模和凹模两部分,凸模是不动的,也叫静模;凹模在加压时向凸模靠拢,因此也叫动模。其中,等静压油腔油路分布在凹模的表面和内部,本文使用软件PRO/E进行空间造型,图1为凹模剖面示意图。
2等静压油腔的造型
2.1 等静压油腔的改进
等静压成形机设备价格昂贵,因此提高等静压成形机的工作效率对相关陶瓷企业有着极其重要的价值。提高生产效率就是要缩短等静压成形机一次压制周期的时间,其中加压和保压时间占到整个周期时间的40%左右,有时甚至超过70%。因此,本文为了缩短加压和保压时间,对油腔油路作出如下修改:增加配油圆环,进油管中心线的延长线通过圆环的中心;增加8根分油管连接配油圆环和等静压工作油腔。油腔改进前后的三维模型见图2、图3所示。
2.2 等静压成形机一个压制过程的描述
等静压成形机一个压制周期的全过程可以分为四个阶段:
(1) 合模阶段:该阶段通过合模油腔的进油推动整个动模向静模靠拢。
(2) 陶瓷粉料加料阶段:在合模完成后,陶瓷粉料进料口打开,并且开始加料。
(3) 等静压油腔加压和保压阶段:该阶段可以分为加压和保压两个过程,粉料添加完毕后,等静压油腔进油口打开,出油口关闭,高压液压油从进油口加入到等静压油腔内,随着油腔内油压的逐渐升高,软模开始膨胀,粉料压制,达到规定的压力(由溢流阀控制)即完成了加压过程,进入保压过程。
(4) 泄压和脱模阶段:首先等静压油腔泄压,然后合模油腔才泄压,最后产品脱模,一个压制周期完成,设备回到压制的初始状态。压制全过程的切换由电磁阀控制并实现连续化生产。
景德镇陶瓷股份有限公司的设备在生产本文所提及的产品时,每小时产能为350个,即一个压制周期耗时10.3s,油腔设定的工作压力为280atm,表1为一个周期内各阶段的时间耗用表。
从表1可知,等静压油腔的加压和保压阶段占到整个周期时间的73%,其中油腔的加压时间为0.2～0.3s,保压时间为7.2～7.3s;等静压油腔的工作介质选用抗磨液压油L-HM46。表2为液压油的部分技术参数值。
3FULENT模拟结果的分析与对比
Time=0的时刻定义为进油口开始进油的时刻,即等静压油腔加压和保压阶段开始的时刻。从图4 Time=7.5s的模型压强投影图可以看出,内部流场的压强已经基本达到平衡,可以作为保压结束的条件,从模拟的情况来看等静压油腔加压和保压阶段的时间为7.5s,这和实际情况相符。
从图5 Time=5.5s、6.5s的模型压强投影图可以看出,内部流场的压强已经基本达到平衡,可以作为保压结束的条件,从模拟的情况来看,改进后等静压油腔加压和保压阶段的时间为6.5s。
4 结 论
由表3改进前后压强值模拟结果的对比可知:
(1) 改进后的等静压油腔压力场随时间的变化更均衡,有利于提高产品外形尺寸的精度;
(2) 改进前的油腔压强在7.5s达到平衡,改进后的油腔压强在6.5s达到平衡,等静压油腔加压和保压阶段的耗时减少1s,也即总生产周期时间减少了1s,生产效率提高了9.02%,提高了精度,降低了单位产品的能耗。
参考文献
[1] 刘伯林.等静压成型时压力对陶瓷制品的影响[J].中国陶瓷,1994,6:30-31.
[2] 韩占忠.FLUENT流体工程仿真计算机实例与应用[M]. 北京:北京理工大学出版社,2004.
[3] 王福军.计算流体动力学分析-CFD软件的理论与应用[M].北京:清华大学出版社,2004.
流体动力学分析范文3
【摘要】目的 观察微波热凝治疗牙本质过敏症的临床效果。方法 48例牙合面磨损的牙本质敏感患者160颗患牙,随机分为2组,每组80颗。对照组用常规的75%氟化钠甘油脱敏,治疗组用微波热凝脱敏。结果 75%氟化钠脱敏一周有效率77.5%,6个月有效率75%;微波脱敏一周有效率93.75%,6个月有效率90%。两组比较差异有统计学意义(P
【关键词】微波热凝;牙本质过敏;颌面磨损
1 材料与方法
1.1 病例分析选择2004～2007年门诊就诊诊为牙本质过敏症患者48例,牙合面磨损患牙160例患牙,其中男30例,女18例,年龄35～74岁,平均年龄48岁。
1.2 判断标准治疗前后用锐利探针探测患牙敏感区的位置和范围,三用枪水雾刺激敏感区,测患者的酸痛程度做详细记录。轻度敏感:有酸痛但可忍受;重度敏感;对刺激不能忍受。
1.3 设备材料EC-100型微波手术治疗仪器(南京亿高微波子源工程有限公司),75%氟化钠(上海第二医科大学口腔材料厂),中华牙膏(联合利华有限公司)。
1.4 方法将160颗患牙随机分为2组,每组80颗,治疗组用微波热凝脱敏:用3%双氧水擦拭,吹干,患牙隔湿,将少量牙膏均匀涂于敏感区,微波治疗仪器的功率调到60W。用柱状探头置于患牙敏感区,持续3s,然后用探针刺激患牙敏感区,查症状是否消失。若有酸痛再次脱敏,直至症状消失。对照组用75%氟化钠甘油脱敏:患牙用3%双氧水擦拭,隔湿,吹干,涂75%氟化钠2分钟共3次,治疗后1周,6个月复查。
1.5 疗效标准以自觉症状、探诊、三用枪水雾喷冲敏感区为依据分为三级:显著:自觉症状消失,对上述检查无不适。好转:自觉症状明显好转,对检查有轻度不适。无效:自觉症状及客观检查均无明显改善。显著、好转为有效。
2 结 果
治疗组和对照组分别用微波和75%氟化钠进行脱敏治疗后1周和6个月的临床效果见表1.治疗1周后,治疗组有效率93.75%,对照组有效率77.5%。脱敏6个月后,治疗组有效率90%,对照组有效率75%,2组有效率差异有统计学意义(P
3 讨 论
牙本质过敏症发病机理的学说有3种:神经学说,牙本质纤维传到学说,流体动力学说。主要倾向于流体动力学说,临床治疗措施也以此为基础[1]。有研究证实,敏感牙本质小管开放率达75%,不敏感者为24%,充分支持牙本质敏感症治疗中封闭牙本质小管的重要性,而微波热凝治疗也正是此基础上,利用热效应,在短时间内,使牙本质内蛋白凝固,从而引起阻断刺激,消除敏感症状的目的[2,3]。本研究结果显示,治疗组与对照组相比差异有统计学意义。这可能由于氟化钠甘油中颗粒大小不等,渗入牙本质小管的氟离子有限,疗效不定所致。但治疗过程中功率不可过大,时间不可过长,以免对牙髓组织造成不可逆性损伤。
【参考文献】
[1] 樊明文.牙体牙髓病学.第2版.北京:人民卫生出版社,2005:134-137.
流体动力学分析范文4
HyperWorks是Altair公司CAE核心软件，是一套杰出的企业级CAE仿真平台解决方案，它整合了一系列一流的工具，包括建模、分析、优化、可视化、流程自动化和数据管理等解决方案，在线性、非线性、结构优化、多体动力学、流体动力学等领域有着广泛的应用。作为平台技术，HyperWorks始终遵循开放系统理念的承诺，在其平台基础上坚持为客户提供最为广泛的商用CAD和CAE软件交互接口。同时，Altair获得专利的按需使用的灵活的软件授权模式，为用户增加软件使用的灵活性和投资价值。
目前，HyperWorks包含的产品模块主要有：HyperMesh/HyperView/HyperGraphHyper Crash、MotionView、HyperMath、solidThinking、SimLab、RADIOSS、AcuSolve、OptiStruct、HyperStudy、MotionSolve、HyperForm、HyperXtrude等。
1.HyperMesh
HyperMesh是全球知名的顶级CAE前处理工具，问世20多年来得到不断的丰富和完善，适应日新月异的硬件环境和日益增长的模型规模需求，其开放、灵活的特性受到广泛认可。现在，HyperMesh作为市场占有率最大的高端前处理工具，被汽车、航空航天、铁道、电子、船舶、重型机械、包装和土木工程等众多行业认可，同时也为生物医学、纳米材料乃至文物保护等基础研究科学提供了杰出的工具。
2.HyperView
HyperView是目前全球图形驱动速度最快的CAE仿真和试验数据的后处理可视化环境之一。它拥有全面的图形处理和数据处理功能，可以用于处理有限元分析、多体系统仿真和试验视频的结果可视化，并支持对实验及仿真等工程数据进行各类处理。其惊人的三维图形处理性能和开放的接口，为CAE后处理的速度和集成性建立了新的标准。
3.HyperGraph
HyperGraph是一款非常成熟的数据分析和绘图工具。其强大的工程数据分析和处理工具帮助用户从海量的仿真或实验数据中挖掘出最有价值的信息，并为其提供丰富的可视化报表。
4.HyperCrash
HyperCrash是一款专门为自动创建碰撞分析和安全评估中所需要的高精度模型而设计的前处理软件。通过流程驱动的工作流和自动化的模型检查和修正工具，提高了安全性仿真部门的工作效率和仿真结果的精度，帮助用户为最复杂的碰撞和安全分析建立高质量的模型。
5.MotionView
MotionView为分析师和设计者们提供了一个直观而强大的接口来研究机械系统。作为多体动力学仿真市场上唯一的独立于求解器的建模环境，其开放系统设计帮助最终用户简化了定制和自动化的工作，实现高度的自动化或交互式建模。
6.HyperMath
HyperMath是一个通用的数值计算环境，使用户方便地开发和执行定制的数值操作于不同的数据类型，包括与CAE前后处理相关联的数据。它包含一个强大的和灵活的编程语言，全面的数学和工具库，集成的代码开发环境，数据可视化和通用数据格式的直接支持。
7.solidThinking
solidThinking是一款专为设计师打造的三维设计/造型软件，它帮助用户轻松、快速、低成本地探索、评估新创意。目前它已被广泛应用于消费品、首饰配饰、产品包装、家具设计、建筑工程等领域。其中Inspire模块更是面向设计工程师的快速概念创新设计优化软件，其清晰的用户界面及优异的易用性使得几乎没有CAE背景的工程师可以快速掌握，被行业称为“绿色设计精灵”。
8.SimLab
SimLab是面向工作流程、基于先进的特征识别和映射技术的有限元建模软件，可以帮助用户快速而精确地模拟复杂几何体和复杂装配模型的工程行为，减少有限元建模中的人为错误以及手工创建有限元模型和解释结果中的巨大时间消耗。
9.RADIOSS
RADIOSS是精确而可靠的多学科求解器，为企业提品在真实使用环境下的性能虚拟仿真，帮助提升产品的刚度、强度、耐用性、NVH特性、碰撞安全性能、可制造性等，并降低物理实验的成本，提升整体研发效率和质量。RADIOSS融合了线性与非线性结构有限元求解技术、多体动力学仿真技术和流固耦合仿真技术。
10.AcuSolve
AcuSolve是一款领先的基于有限元的通用计算流体动力学（CFD）求解器。它以超凡的稳健性、快速和高精度著称。AcuSolve简单的操作界面，方便各层次研发人员使用，既可作为独立的产品使用也可以无缝集成到现有的设计和分析工具中。
11.OptiStruct
OptiStruct于1993年问世并在次年即获得《IndustryWeek》年度技术奖，随后在过去的近20年中不断证明了其在结构设计领域革命性的创新意义。在航空业，包括Airbus A380、A350、Boeing 787、Dornier 728和F35及国产商业飞机等最新机型的研发全部采用了该技术实现性能提升和减重及复合材料部件优化设计。在汽车、机械和轨道交通领域，OptiStruct则被广泛用于轻量化设计、强度提升、降噪和减振。在建筑与土木工程领域，OptiStruct则被用于寻找最佳的结构布局。在电子和消费品行业，其带来了更轻便和耐用的产品。
12.HyperStudy
HyperStudy是一个开放的多学科优化平台，以其强大的优化引擎调用各类FEA、MBD、CFD求解器，甚至Matlab或Excel等非CAE软件实现多参数的多学科全局优化。其应用领域极为广泛，上至“Aurora”火星登陆器，下至各类快速消费品和体育用品。它帮助工程师和设计师改进设计、进行“Whatif”研究、对试验数据进行相关性研究、优化复杂的多学科设计问题以及评价设计的可靠性和鲁棒性。
13.MotionSolve
MotionSolve采用一种新的具有革命性意义的多体动力学表述技术，代表着新一代的多体动力学分析系统。它为分析人员和设计者提供了丰富的建模要素，可以用最少的假设条件准确地建立复杂的机械系统模型。
14.HyperForm
HyperForm是功能全面的基于有限元的金属钣金冲压成型和液压成型仿真工具，其功能涵盖从工艺过程设计到模具和零件设计的整个过程。
流体动力学分析范文5
Mario Primicerio Universita di Firenze,Italy
Renato Spigler Univerita di Roma 3, Italy
Vanda Valente IACCNR, Roma, Italy(Eds.)
Applied and Industrial
Mathematics in Italy
Proceedings Of The 7th Conference
2005,587pp.
HardbackUSD:162.00
ISBN 9789812563682
本书是意大利应用和工业数学协会(SIMAI)于2004年9月20~24日在意大利威尼斯举行的第7届学术会议的论文集。该会议展示了意大利学术界近年来在应用数学和工业数学研究中取得的成果，涉及到的应用领域很广泛，如工程、财金、材料科学、环境科学、生物学等，与之有关的数学分支也很多，从严格的分析学到计算技术，从建模到源于工程的模拟，等等。
全书共收从提交大会的报告中选取的52篇论文，其中一部分是全文，多数是扩展了的简报。部分论文作者和题目如下：①G.Ali等：半导体数学建模的新视野；②G.Argentini：计算流体动力学模拟中稀疏矩阵和样条插值的应用；③R.Balli等：高速火车附近的空气动力学效应；④A.M.Bersani等：MAPK级联中信号传输通道研究中的数学方法；⑤D.Carfi:具有连续状态变程的量子统计系统；⑥A.Casagrande等：并行网络适应；⑦P.Ciarlini：数字成像中线亏损的多水平恢复方法；⑧M.Costanzo等：球上散布数据拟合的并行算法；⑨N.Del Buono等：一般线性矩阵群上的常微分方程的几何积分；⑩D.De Tommasi等：一类各向同性弹性材料中的不连续性曲面；P.Di Lorenzo：数学与音乐：乍看之下令人惊异!R.Fabbri等：指数对分法与非线性H∞控制问题；H.Herrmann等：相对论连续统理论中的自旋公理；N.Parolini等：粘滞自由曲面流的有限元水平集方法；S.Spinella等：微电子部件中参数选取的后验多目标最优化；P.Teofilatto：最优控制论中的纤维丛；F.Tosi：格Boltzmann模型对开系统的一个应用。
本书对于了解意大利近年来应用和工业数学研究情况具有参考作用，可供应用数学科研人员和有关工程人员阅读。
朱尧辰，研究员
(中国科学院应用数学研究所)
流体动力学分析范文6
摘要：为了研究叶片浸入深度对搅拌机内部流场的影响规律。应用Fluent计算流体动力学软件对搅拌机内部流场进行三维数值模拟，采用非结构化四面体网格，利用多重参考系方法，选用非稳态Mixture多相湍流计算模型，分析了搅拌机内部流体浓度、速度和湍动能等参数随叶片浸入深度不同而产生的变化和分布情况，揭示其内部的流动规律。模拟结果表明：中心搅拌机械在叶片轴线下方存在流动呆滞区，造成混合不畅；叶片的浸入深度对搅拌机内部湍动能值影响较小，但是对其固相分布却产生重要影响，因此要合理选择叶片的浸入深度；叶片的浸入深度等于液体高度的1/2，能够达到最佳的混合效果。研究结果对于揭示搅拌机械内部流场的流动规律，以及设备的优化设计和运行管理提供了参考依据。
关键词：叶片；搅拌机；流场；数值模拟；浸入深度；固相体积浓度；流动规律；混合效果
中图分类号：TU642+.1;TK72 文献标识码：A 文章编号： 1672-1683（2012）01-0022-05
Numerical Simulations on Effects of Submerged Depth of Vanes on Flow Field in Mixing Machine
LI Guo-wei1,FENG Xin-wei2,CUI Jun-kui1,SUN Qi1
(1.College of Mechanical Engineering,Liaoning Technical University,Fuxin 123000，China;2.Higher Vocational and Technical College,Shenyang Agricultural University,Shenyang 110122,China)
Abstract:In order to investigate the effects of the submerged depth of vanes on the flow field in a mixer,a three-dimensional numerical model was developed to simulate the internal flow field in a mixer using computational fluid dynamics software called Fluent.The numerical simulation used the unstructured tetrahedron grids,multi-reference frame,and unsteady Mixture multiphase turbulent calculation model to analyze the variation and distribution of the concentration,speed,and turbulent kinetic of the internal fluid in the mixer under the changes of the submerged depth of vanes,thereby revealing the characteristics of the internal flow in the mixer.The simulation results showed that the central mixing machine has a flow dull area below the axis of the vanes,which can block the mixing process.Also,the submerged depth of vanes had insignificant effects on the internal turbulent kinetic values in the mixer;however,it can have significant effects on the solid phase distribution.Therefore,the submerged depth of vanes needs to be selected reasonably.The mixer can have the best mixing effects when the submerged depth of vanes is half of the liquid height.The simulation results can provide reference information for the optimization of the equipment design and operation management given that the internal flow in the mixer can be characterized using the numerical simulation.
Key words:vanes;mixing machine;flow field;numerical simulation;submerged depth;solid phase volume concentration;flowing discipline;mixing effect
搅拌机械是利用机械力和重力等，将两种或两种以上物料均匀混合起来的机械。混合过程主要涉及固液、气液和液液的均匀混合及分散等多相流动问题。它可以将多种物料，如水泥、砂、碎石和水混合成均匀的混凝土湿料等；可以增加物料接触表面积，以促进化学反应；还可以加速物理变化，例如粒状溶质加入溶剂，通过搅拌机械的作用可加速溶解混匀。因此，搅拌机械被广泛的应用于石油化工、食品、造纸、能源、建工、医药及环保等行业中。
计算流体动力学技术作为流场模拟研究的重要手段和方法，在一定程度上弥补了半经验设计方法的缺陷，其在性能预测、内流仿真和流动诊断等方面的应用对搅拌设备的放大设计具有指导意义［1］。近年来，国内外诸多学者针对搅拌机械内部流场的数值模拟研究取得了许多有价值的成果，如文献［1-5］和文献［6-14］等分别对多层桨叶和单层桨叶搅拌机械内部流场进行了数值模拟研究。
本文采用计算流体动力学软件Fluent中的多重参考系(Multiple Reference Frame,MRF)方法解决搅拌区域的运动问题。MRF方法根据运动特征将计算域划分成多个部分，分别使用不同的运动参考系来处理。搅拌桨附近流体随桨一起旋转运动，采用旋转坐标系(非惯性参考系)，其余部分采用绝对直角坐标系(惯性参考系)。应用非稳态Mixture多相计算模型和标准k-ε湍流模型，对搅拌机内部流场进行三维数值模拟，分析了搅拌机械内部介质各种（浓度、速度和湍动能等）参数随叶片浸入深度不同而产生的变化和分布情况。研究结果对于分析和探索搅拌机械内部流场的流动规律，进而对于搅拌机械的优化设计和运行管理等具有一定的借鉴和参考意义。
1 搅拌机三维建模及网格划分
本文应用GAMBIT前处理软件生成搅拌机三维实体模型并采用四面体结构划分网格，为了精确计算结果，将叶片区域的网格加密，见图1，对应的几何参数及测量点位置见图2，各参数尺寸见表1。
2 仿真模型描述
2.1 建立控制方程
本文采用雷诺时均方程法对各变量的方程进行处理。雷诺时均法将非稳态控制方程对时间作平均，在所得的时均物理量的控制方程中包含了脉动量乘积的时均值等未知量，因此所得方程个数小于未知量的个数，致使控制方程组不封闭。要使方程组封闭，必须引入新的湍流模型。这种模型把未知的更高阶的时间平均值表示成较低阶的、在计算中可以确定的量的函数。标准模型是雷诺时均法中解决湍流问题的一种模型，该模型是形式最简单的两方程湍流模型，适用范围广，并能得到合理精度的模拟值。
各相质量守恒方程：
(αqρq)t+xi(αqρqUqi)=0（1）
各相动量守恒方程：
(αqρqUqi)t+xi(αqρqUqiUqj)=
-αqpxi+xiαqμqUqixj+Uqjxi+（2）
αqρqgi+Fqi-23xiαqμqUqmxm
式中：Uqj-q相在i方向上的速度;Fqi-经过平均处理的相间作用力。
标准k-ε湍流模型：
t(ρlαlk)+xi(ρlαlUlik)=
xiαlμtσkkxi+αl(Gk-ρlε)（3）
t(ρlαlε)+xi(ρlαlUliε)=
xiαlμtσεεxi+αlεk(C1Gk-C2ρlε)（4）
式中：Gk-由于平均速度梯度引起的湍流产生率;μt-湍动黏度，C1=144、C2=192、σk=10和σε=13为经验常数［15］。
2.2 边界和初始条件设定
边界条件设定：由于应用MRF方法进行模拟，所以将初始运动区域内的流体域设定以叶片相同转速进行旋转，取=240 r/min；将轴和叶片定义为运动边界，边界类型均为壁面边界；将搅拌机壁面定义为静止壁面边界条件。初始条件设定：容器出口处相对参考压力设置为一个标准大气压；水面上方空气体积分数为1，液体下方1/4处设定初始固相体积浓度为50 %、密度2 600 kg/m3、粒径01 mm的固体颗粒。叶片初始速度为0 r/min。
3 结果与讨论
3.1 浸入深度对湍动能的影响
图3是过旋转轴中心竖直截面上，不同叶片浸入深度时的湍动能分布，由于其对称分布，所以取截面的一半。由图3可知,流场湍动能最大值出现在叶片端面处。当叶片浸入深度较小时，如图3(a)所示，搅拌机上部区域等值线较密集，湍动能值较大，说明运动效果较好，反之下部区域等值线较稀疏，湍动能值较小，说明运动效果较差。由图3(c)可知,当浸入深度较大时，湍动能等值线分布及流体运动情况与图3(a)相反。图3(b)显示，湍动能等值线分布均匀，流体运动效果最好。因此选择一个适当的浸入深度，可以使搅拌机内湍动能分布均匀，从而提高搅拌机内固液相的混合效果。在5种浸入深度条件下，湍动能数值介于002~022 m2/s2之间，说明叶片的浸入深度对搅拌机内部湍动能值影响不大，然而对其固相浓度分布却产生重要影响。
3.2 浸入深度对速度的影响
图4是过旋转轴中心竖直截面上，3个不同叶片浸入深度下搅拌机内部速度矢量场。当浸入深度为150 mm时，叶片周围介质循环流动效果较好，然而由于叶片距容器底部比较远，搅拌机下部区域速度场发展不够充分，不能够迅速的把固体颗粒带出这个区域，影响混合效果。当浸入深度为200 mm时，叶片周围的介质循环流动充分发展，可以兼顾到容器上部和下部两个区域，固相颗粒分布比较均匀，可以取得最好的混合效果。浸入深度为250 mm时，叶片上部的介质循环流动充分发展，叶片下部的介质循环流动由于过于接近底壁，发展不够充分，影响混合效果，同时由于距离液面处距离较远，使得液体上部区域的流场发展也不够充分，造成混合效果不好。
3.3 浸入深度对固相浓度的影响
选取图2中所示的4个测量点为研究对象，以时间为横坐标，固相体积浓度为纵坐标绘制曲线见图5(a)-5(d)。通过对图5分析可以看出，对于测点1(图5(a))，初始固相体积浓度为50%，经过20 s后，每条曲线均趋向于混合后的理论固相体积浓度值125%，其中M=200 mm时，固相浓度的降低速度最快，并且混合后的数值比较接近理论固相体积浓度值。另外，对于叶片中心旋转的搅拌机，在叶片轴线下方由于径向速度较小，固相体积浓度值始终大于理论值，因此叶片下方存在混合呆滞区。对于测点2(图5(b))，固相体积浓度均趋于但是小于理论值，其原因是该点处于叶片活动区，该处速度较大，压力较小，来自下部的高浓度的固相颗粒与来自上部的纯水不能完全充分混合，造成两者混合后的固相体积浓度值低于理论值。对于测点3（图5(c)），混合充分完成，该点处的混合浓度最接近理论值。对于测点4，初始固相体积浓度为0%，经过20 s后，每条曲线均趋向但小于理论固相体积浓度值，其中M=200 mm时，固相浓度的上升速度最快，并且混合后的数值最接近理论固相体积浓度值，对比其他各点，混合后的该点固相体积浓度值最小，说明该点周围区域混合效果最差。
综合比较5种叶片不同浸入深度流场参数变化规律后发现，当M=200 mm时，即叶片的浸入深度等于液体高度的1/2时，在相同的搅拌时间内，能够达到最佳的混合效果。
4 结论
通过上述分析，叶片不同浸入深度对于搅拌机内部流场的影响，可以得出如下几点结论。
① 对于叶片中心旋转的搅拌机，在叶片轴线下方由于径向速度较小，因此存在混合呆滞区。
② 叶片的浸入深度对搅拌机内部湍动能值影响较小，但是对其固相体积浓度分布却产生重要影响，因此要合理选择叶片的浸入深度，从而使湍动能分布均匀。
③ 叶片浸入深度过大或过小，均会降低搅拌机内部流场运动的稳定性、均匀性和混合效果。因此，合理选择叶片的浸入深度至关重要。在相同的搅拌时间内，建议选取浸入深度等于液体高度的1/2，这样会达到最佳流场形态和混合效果。
参考文献（References）：
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