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本文针对一种表面吸气式长桨短叶片复合搅拌器(LSB搅拌桨),采用实验研究与数值模拟相结合的方法,对该LSB桨在平底搅拌釜内的自吸气过程及气液分散特性进行研究。分别考察了操作条件及搅拌釜结构参数,如液位高度、挡板到釜壁的距离、液体性质、反应釜的几何尺寸等,对临界搅拌转速(NC)的影响,并对搅拌釜内气泡大小及其分布进行测量与分析。首先,用观察法对临界搅拌转速进行定义,当固定釜底间隙(C/T= 0.25),液位高度变化范围为H/T=0.5-1.8时,长桨(LBs)为部分浸没,结果表明,随着液位的升高,NC先降低后升高最后趋于定值,且在H/T=1.0左右出现最小值。这是由于在液位较低时,短叶片(SBs)距离液面较近,短叶片对表面吸气起着重要作用;在液位较高时,短叶片对表面吸气的影响可忽略,长桨控制着表面吸气。针对具有不同尺寸的搅拌釜(T= 200mm,400 mm,600 mm),测量了不同液位下的NC,将NC与临界叶端速度进行关联(Utip,c=πDLNC),结果表明,当搅拌桨的特征尺寸DL<180mm时,utip,c随着DL的增加而增加,当DL达到180mm后,DL对Utip,c的影响较小,Utip,c趋于定值(Utip,c= 0.61 m/s)。其次,采用大涡模拟(LES)耦合流体体积法(VOF)对搅拌釜内表面吸气过程进行数值模拟。分别从液面波动、静压分布、湍涡分布、速度场分布及吸气过程对表面临界吸气现象进行分析,数值模拟结果表明,当长桨在液体表面划过后,气液接触面处的液相轴向平均速度(uz)和轴向脉动速度(uz,rms)在径向范围(0.4
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