长短叶片复合型刚柔桨强化搅拌槽内流体混沌混合行为

• 作者: 刘作华 魏红军 熊黠 陶长元 王运东 程芳琴
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 长短叶片复合型刚柔桨 最大Lyapunov指数 混沌混合 多尺度熵
• 年，卷（期）: 2021,（11）
• 所属期刊栏目: 流体力学与传递现象
• 页码范围: 5080-5089
• 页数: 9页
• 分类号: TQ027.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20200225

摘要

搅拌反应器中混合隔离区的存在是强化流体混合的主要障碍。打破搅拌槽中的对称性流场结构，破坏混合隔离区，可以提高流体混合效率。采用Matlab软件编程计算最大Lyapunov指数（LLE）和多尺度熵（MSE），比较了不同桨叶类型、柔性片长度、柔性片数量和桨叶离底高度以及转速对流体混合的影响。结果表明，长短叶片复合型刚柔桨（RF-LSB）桨叶通过刚柔耦合错位连接，柔性片的形变与随机振动对流体的非稳态扰动，使流场结构不稳定性和不对称性增强，强化了流体混合效果。当柔性片数量为3，搅拌转速为90 r/min时，RF-LSB体系比刚性桨和刚柔桨体系的LLE值分别提高了20.22%和7.98%；三种体系[RF-LSB（柔性片数量为3）、刚性桨和刚柔桨体系]的混合时间（θm）与单位体积功耗（Pv）呈指数型关系，当Pv相同时，RF-LSB（柔性片数量为3）的θm最小，表明RF-LSB（柔性片数量为3）更有利于流体混沌混合。