不同表面结构叶片叶轮对搅拌流场特性的影响OA北大核心CSTPCD

为了提高流体介质的湍流强度和混合效率,将搅拌机的叶片表面设计为台阶状,将常规叶片叶轮和台阶式叶片叶轮置于圆柱直筒内,通过速度场分布、冷热水混合以及固液混合分析,进行初步的模型对比验证,再将2种形式的叶片叶轮应用至实际高效沉淀池,进行1∶1仿真计算.结果表明:台阶式叶片的表面边界层区域能够产生更为剧烈的湍流结构,在每级台阶的迎水面前方均存在回流旋涡,其流态特性极为复杂,有利于促进局部的混合反应;伴随着大量能量输入,各相介质受到台阶面的冲击挤压作用,使得冷热水和固液两相的混合效果更为均匀,这一效应在低转速(60 r/min)的模拟中表现得尤为显著;在实际高效沉淀池的仿真中,56 r/min转速下,采用台阶式叶片时,絮凝区流场的平均流速为0.152 m/s,采用常规叶片时平均流速为0.137 m/s,且台阶式叶片的湍流动能耗散要明显高于后者.因此,在转速较低的应用场景中,台阶式叶片的混合搅拌效果要明显优于常规叶片,研究结果对优化混凝工艺具有积极的意义,为新式搅拌叶轮的开发提供了一种设计思路.