柔性Rushton搅拌桨的功耗与流场特性研究

• 作者: 杨锋苓 张翠勋 苏腾龙
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 搅拌容器 柔性Rushton搅拌桨 功耗 流场 实验验证 计算流体力学
• 年，卷（期）: 2021,（2）
• 所属期刊栏目: 流体力学与传递现象
• 页码范围: 614-625
• 页数: 11页
• 分类号: TQ027
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20190960

摘要

基于传统的Rushton桨，开发了一种柔性叶片Rushton搅拌桨。采用数值模拟方法研究了柔性桨的功耗及层流和湍流流场特性，并分别采用扭矩测量法和粒子图像测速法进行了实验验证。结果表明，对于实验规模的搅拌容器，当介质黏度与甘油接近时，可用橡胶作为柔性桨叶制作材料。Reynolds数≤100时，柔性桨的功耗大于刚性桨；Reynolds数大于该值后，柔性桨的功耗小于刚性桨。柔性桨叶对被搅拌流体具有自适应特性，流固耦合作用下产生的变形增加了流体的径向流动能力。搅拌低黏度流体时，柔性桨能提升近桨区流体的速度，增加桨叶远端流体的循环流动能力；搅拌高黏度流体时，近桨区和桨叶远端流体的速度均大于刚性桨。就尾涡而言，柔性桨产生的涡量较小，耗能少。