柔性桨与自浮颗粒协同强化高黏度流体混沌混合 被引量：25

1

作者 刘作华 杨鲜艳 +3 位作者 谢昭明 刘仁龙 陶长元 王运东 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期2794-2800,共7页

高黏度流体混合处于层流状态,存在混沌混合区和隔离区,混沌混合是提高其混合效率的有效方法。为增强高黏度流体的混沌混合,在甘油体系中采用柔性搅拌桨并加入自浮颗粒,实验研究了最大Lyapunov指数(LEmax)随单位体积功耗(Pv)的变化规律... 高黏度流体混合处于层流状态,存在混沌混合区和隔离区,混沌混合是提高其混合效率的有效方法。为增强高黏度流体的混沌混合,在甘油体系中采用柔性搅拌桨并加入自浮颗粒,实验研究了最大Lyapunov指数(LEmax)随单位体积功耗(Pv)的变化规律。结果表明,只加入固体颗粒对原体系LEmax的影响不大,当Pv=2000W.m-3时,使用柔性桨后体系LEmax增加10.29%;柔性桨与固体颗粒协同作用时,可使体系LEmax增加30.86%。在Pv≤2000W.m-3时,柔性桨和自浮颗粒协同强化高黏度流体混沌混合的效果最好。 展开更多

关键词 柔性搅拌桨 自浮颗粒 高黏度流体 最大LYAPUNOV指数 混沌混合

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柔性桨强化搅拌槽中高黏度流体层流混合的研究 被引量：15

2

作者 刘作华 曾启琴 +3 位作者 王运东 孙瑞祥 宁伟征 陶长元 《中国科技论文》 CAS 北大核心 2012年第3期185-189,共5页

结合酸-碱可视化技术和Matlab软件,分别计算出流体的混合时间数(无因次混合时间)Ntm和流体混合隔离区的面积覆盖率,对比分析传统桨与柔性桨的混合性能的差异。结果表明,在Ntm=10 800时,传统桨形成的混合隔离区的面积覆盖率在40%-50%之间... 结合酸-碱可视化技术和Matlab软件,分别计算出流体的混合时间数(无因次混合时间)Ntm和流体混合隔离区的面积覆盖率,对比分析传统桨与柔性桨的混合性能的差异。结果表明,在Ntm=10 800时,传统桨形成的混合隔离区的面积覆盖率在40%-50%之间,几小时之后(Ntm=25 000)仍稳定地存在;而柔性桨所形成的混合隔离区在Ntm=18 000时,混合隔离区在1%左右,且Ntm=25 000时,混合隔离区完全消失了;相对于传统桨,柔性桨使流体的混合时间降低了28%左右。 展开更多

关键词 搅拌槽 柔性桨叶 混沌混合 混合隔离区

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柔性桨强化高黏度流体混合的能效分析 被引量：15

3

作者 刘作华 曾启琴 +2 位作者 王运东 刘仁龙 陶长元 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期3620-3625,共6页

搅拌混合操作广泛应用于化工、食品、冶金及环保等过程工业领域。搅拌槽内物料的}昆合程度及其功率消耗是影响产品质量和设备作业效率的关键因素。当物料黏度较高时，

关键词 搅拌槽 柔性桨 功率消耗 混合时间 混合效率

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单层钢丝柔性桨强化搅拌槽中流体混沌混合行为 被引量：4

4

作者 刘作华 许恢琴 +4 位作者 谷德银 许传林 谢昭明 陶长元 王运东 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期4592-4599,共8页

实验运用扭矩传感器测量搅拌功率特性,Matlab软件编程计算最大Lyapunov指数(LE_(max)),流场可视化技术观测流体混合状态。研究了桨叶类型、桨叶离底距离、柔性钢丝长度、柔性钢丝直径对混合效率数(Ce)、LE_(max)的影响。结果表明:单层... 实验运用扭矩传感器测量搅拌功率特性,Matlab软件编程计算最大Lyapunov指数(LE_(max)),流场可视化技术观测流体混合状态。研究了桨叶类型、桨叶离底距离、柔性钢丝长度、柔性钢丝直径对混合效率数(Ce)、LE_(max)的影响。结果表明:单层钢丝柔性桨通过刚-柔-流耦合作用,改变流场结构和能量耗散方式,提高了流体混沌混合程度,实现了流体的高效节能混合;当转速为120 r·min-1时,与传统刚性桨相比,单层钢丝柔性桨使流体Ce减小了87.4%,LE_(max)增大了53.2%,与单层钢丝刚性桨相比,单层钢丝柔性桨使流体Ce减小了43.8%,LE_(max)增大了10.8%。另外,当搅拌转速相同时,柔性钢丝越长,越有利于流体混沌混合,但其功耗也会随之明显增加;当柔性钢丝直径为0.8 mm,桨叶离底距离为0.25T(T为搅拌槽内径)时,各个转速对应的Ce小于其他情况、LE_(max)大于其他情况,流体达到相对最佳混沌混合状态。 展开更多

关键词 钢丝 柔性桨 混合时间 混合效率数 最大LYAPUNOV指数 混沌混合

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大型风力发电机组柔体叶轮动力学分析 被引量：2

5

作者 党长营 孙文磊 何连英 《可再生能源》 CAS 北大核心 2010年第6期18-21,共4页

选取叶轮系统为研究对象,通过ANSYS分析获得关键部件的模态中性文件(MNF);在ADAMS中建立叶轮多柔体分析模型,经过对叶轮模型风载荷的分析、简化、加载、动力学仿真分析等,获得各种更真实、更准确的柔体叶轮的动力学参数,为后续大型风力... 选取叶轮系统为研究对象,通过ANSYS分析获得关键部件的模态中性文件(MNF);在ADAMS中建立叶轮多柔体分析模型,经过对叶轮模型风载荷的分析、简化、加载、动力学仿真分析等,获得各种更真实、更准确的柔体叶轮的动力学参数,为后续大型风力发电机组关键部件的设计、分析、优化提供可靠的载荷依据,从而探索了一种对大型风力发电机组进行多柔体动力学分析研究的新思路,进而设计出高性能的大型风力发电机组。 展开更多

关键词 风力发电机 柔体叶轮 动力学分析

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刚性/柔性桨叶作用的湍流液液分散体系的液滴尺寸与分布

6

作者 袁铭扬 徐佳伟 +3 位作者 曾宏伟 陈律名 张玮 陈冰冰 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期371-379,共9页

为提高搅拌槽内不溶液液两相的分散效果,将柔性桨叶应用于油/水分散系统以替代传统刚性搅拌桨,并通过摄影法获得系统内液滴尺寸与分布,探究了桨叶类型和分散相体积分数对液滴平均直径和液滴尺寸分布(DSD)的影响。结果表明:柔性桨叶系统... 为提高搅拌槽内不溶液液两相的分散效果,将柔性桨叶应用于油/水分散系统以替代传统刚性搅拌桨,并通过摄影法获得系统内液滴尺寸与分布,探究了桨叶类型和分散相体积分数对液滴平均直径和液滴尺寸分布(DSD)的影响。结果表明:柔性桨叶系统内液滴平均直径比刚性系统减小了20%~25%,柔性系统内液滴尺寸更加均匀,DSD曲线更接近对数正态分布,而刚性系统DSD则遵循正态分布。随着分散相体积分数的增加,基于Hinze-Kolmogorov理论的液滴尺寸预测模型中的韦伯数We指数有增大趋势,新模型对传统经验关联式进行改进,预测结果与实验数据吻合度较高,平均相对误差小于3%。 展开更多

关键词 柔性桨叶 液液分散 液滴平均直径 滴径尺寸分布

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W8210挠性叶轮污水泵及高效无刷直流电机设计

7

作者 毛政祥 方晓 王天雷 《机电工程技术》 2017年第3期11-14,131,共5页

介绍了W8210微型挠性叶轮污水泵的基本组成,分析了挠性叶轮及泵体内腔曲面,设计了一种新型的无刷直流电动机,有效地减少传统的微型污水泵震动和噪音,减少叶轮的疲劳和破坏,延长叶轮寿命,降低了制造成本。与传统的H001串激电机配套的微... 介绍了W8210微型挠性叶轮污水泵的基本组成,分析了挠性叶轮及泵体内腔曲面,设计了一种新型的无刷直流电动机,有效地减少传统的微型污水泵震动和噪音,减少叶轮的疲劳和破坏,延长叶轮寿命,降低了制造成本。与传统的H001串激电机配套的微型挠性叶轮污水泵对比试验表明,各项性能都有不同程度的提高,满足设计的要求。目前该产品已投放欧美等发达国家和地区。 展开更多

关键词 无刷直流电动机 挠性叶轮 污水泵 结构设计 性能对比

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刚柔组合搅拌桨增强混合澄清槽内流体宏观不稳定性 被引量：24

8

作者 刘作华 唐巧 +3 位作者 王运东 孙瑞祥 郑雄攀 陶长元 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期78-86,共9页

流体宏观不稳定性可以反映流体轴向能量和质量的传递行为。为揭示刚柔组合搅拌桨(简称柔性桨)作用下混合澄清槽中油水液-液两相非稳态流动规律,采用频谱分析和小波分析组合法研究混合澄清槽内宏观不稳定性,并进行模拟验证。研究表明,柔... 流体宏观不稳定性可以反映流体轴向能量和质量的传递行为。为揭示刚柔组合搅拌桨(简称柔性桨)作用下混合澄清槽中油水液-液两相非稳态流动规律,采用频谱分析和小波分析组合法研究混合澄清槽内宏观不稳定性,并进行模拟验证。研究表明,柔性桨在转速低于250 r·min-1时,流体宏观不稳定频率与转速呈线性关系,而转速超过250 r·min-1,流体因界面卷吸行为吸入空气,宏观不稳定频率谱图呈现功率谱带,流场结构呈多尺度结构特征,流体宏观不稳定频率消失,液-液混合体系出现明显的乳化现象。与刚性桨相比柔性桨能增强宏观不稳定性,提高流体混合效率,强化能量传递行为。计算模拟发现,柔性桨能明显提高桨叶的抽吸能力,增强流体轴向运动的行为,避免流体过度搅拌,有利于流体澄清。 展开更多

关键词 计算流体力学 两相流 混合 混合澄清槽 宏观不稳定性 刚柔组合搅拌桨

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刚柔组合搅拌桨与刚性桨调控流场结构的对比 被引量：18

9

作者 刘作华 曾启琴 +3 位作者 杨鲜艳 刘仁龙 王运东 陶长元 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期2078-2084,共7页

高黏度流体处于层流状态时,普遍存在的混合隔离区,降低了流体的混合效率。减小或消除隔离区,是实现流体高效混合的基本途径。采用实验研究与数值模拟相结合的方法,对刚性六直叶涡轮桨(刚性桨)和刚柔组合六直叶涡轮桨(组合桨)的流场结构... 高黏度流体处于层流状态时,普遍存在的混合隔离区,降低了流体的混合效率。减小或消除隔离区,是实现流体高效混合的基本途径。采用实验研究与数值模拟相结合的方法,对刚性六直叶涡轮桨(刚性桨)和刚柔组合六直叶涡轮桨(组合桨)的流场结构进行研究,对比分析了两种桨叶在相同功耗(3 kW·m-3)时的轴向、径向和切向的速度矢量图、速度云图以及速度分布散点图。结果表明,刚性桨的能量集中在桨叶尖端部分,远离桨叶区域的流体速度很小甚至为0 m·s-1;而组合桨可将能量从桨叶尖端扩散至全槽,使槽内流体均具有一定的流速,提高了混合效率,且显色实验与数值模拟结果一致,组合桨体系的混合隔离区在短时间内就可消除,混合良好,而刚性桨体系的混合隔离区始终存在,混合效果不佳。 展开更多

关键词 混合 混沌 搅拌槽 刚柔组合桨 数值模拟

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刚柔组合桨强化粉煤灰酸浸搅拌槽内固液混沌混合 被引量：12

10

作者 熊黠 刘作华 +4 位作者 谷德银 邱发成 王靓 陶长元 王运东 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1693-1701,共9页

传统粉煤灰提铝工艺中酸浸搅拌槽均采用刚性搅拌桨。因刚性桨卷吸能力有限,导致固体颗粒易沉槽、流体混沌混合效率低。提出刚柔组合桨强化酸浸搅拌槽中固液混沌混合行为。实验基于固含率为30%的粉煤灰-自来水体系,研究了刚柔组合酸浸搅... 传统粉煤灰提铝工艺中酸浸搅拌槽均采用刚性搅拌桨。因刚性桨卷吸能力有限,导致固体颗粒易沉槽、流体混沌混合效率低。提出刚柔组合桨强化酸浸搅拌槽中固液混沌混合行为。实验基于固含率为30%的粉煤灰-自来水体系,研究了刚柔组合酸浸搅拌槽内混沌混合特性及能量耗散规律。采用扭矩传感器采集扭矩时间序列信号,借助Matlab软件编译计算混合过程中最大Lyapunov指数和多尺度熵等混沌特性参数,以单位体积功耗表征搅拌反应器的功率特性。实验考察了搅拌桨安装离底高度、柔性片长度、柔性片宽度等因素对酸浸槽内粉煤灰混沌混合的影响,对比了刚性桨与刚柔组合桨体系的能耗差异。研究结果表明:刚柔组合桨通过柔性片的作用,能增大搅拌桨的卷吸力,进而减少固体颗粒沉槽现象,促进全槽混沌混合;在最优化条件(120 r/min,搅拌桨安装离底高度为T/4,柔性片长度为1.2H1、柔性片宽度为D/8)下,体系最大Lyapunov指数达到最大值0.0645,各尺度下的MSE均比其他条件更大,表明刚柔组合桨能够通过柔性片的多体运动,强化体系混沌混合,均化体系能量分布;刚性桨与刚柔组合桨的单位体积功耗随着转速的增加呈现指数规律增长。 展开更多

关键词 刚柔组合桨 粉煤灰 混沌混合 最大LYAPUNOV指数 多尺度熵

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穿流-柔性组合桨强化搅拌槽中流体混沌混合特性 被引量：7

11

作者 刘仁龙 李爽 +2 位作者 刘作华 陶长元 王运东 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期4736-4742,共7页

刚性搅拌桨在搅拌混合过程中得到广泛的应用,在搅拌容器内容易形成两种不同的混合区域:混沌混合区和混合隔离区。强化流体混合的有效途径是合理设计搅拌桨,从而调控流体混沌混合行为。实验运用Labview和Matlab软件采集和处理流体内部压... 刚性搅拌桨在搅拌混合过程中得到广泛的应用,在搅拌容器内容易形成两种不同的混合区域:混沌混合区和混合隔离区。强化流体混合的有效途径是合理设计搅拌桨,从而调控流体混沌混合行为。实验运用Labview和Matlab软件采集和处理流体内部压力脉动信号,并获取流体混沌特性参数Kolmogorov熵,对穿流-柔性组合桨体系的Kolmogorov熵随转速的变化规律进行了研究。结果表明,相比传统刚性桨,穿流桨对Kolmogorov熵影响不大。穿流-柔性组合桨通过穿流孔与柔性部分的共同作用调控流场结构,使流体混沌混合的效果最好,在转速为180 r·min-1时流体的混沌混合达到最佳状态,穿流-柔性组合桨体系的Kolmogorov熵为0.285,而传统刚性桨体系的Kolmogorov熵只为0.125;穿流-柔性组合桨体系的混合时间明显低于传统刚性桨体系,当转速为120 r·min-1时穿流-柔性组合桨体系的混合时间比传统刚性桨体系缩短了17%。 展开更多

关键词 搅拌容器 混沌 混合 穿流-柔性组合桨 Kolmogorov熵 混合时间

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长短叶片复合型刚柔桨强化搅拌槽内流体混沌混合行为 被引量：7

12

作者 刘作华 魏红军 +3 位作者 熊黠 陶长元 王运东 程芳琴 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期5080-5089,共10页

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... 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90r/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。 展开更多

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

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搅拌槽内气液两相混沌混合及分散特性 被引量：5

13

作者 谷德银 刘作华 +4 位作者 张姬一哲 邱发成 李军 陶长元 王运东 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期625-632,共8页

传统Rushton刚性桨常应用于过程工业中搅拌反应器内的气液分散过程,但由于桨叶背后易形成较大的气穴,气液混合效果较差。为了提高搅拌槽内气液两相的混合效果,提出了一种刚柔组合桨强化气液两相的分散过程。利用Lab VIEW软件处理刚性桨... 传统Rushton刚性桨常应用于过程工业中搅拌反应器内的气液分散过程,但由于桨叶背后易形成较大的气穴,气液混合效果较差。为了提高搅拌槽内气液两相的混合效果,提出了一种刚柔组合桨强化气液两相的分散过程。利用Lab VIEW软件处理刚性桨和刚柔组合桨体系中气液混合过程的压力脉动信号,通过Matlab软件编程计算最大Lyapunov指数(LLE),分析气液混合体系的混沌混合行为,同时,对刚性桨和刚柔组合桨体系中的相对搅拌功耗、整体气含率、局部气含率进行测量。结果表明,在功耗为170 W,通气量为10 m3?h-1条件下,与刚性桨相比,刚柔组合桨能够通过刚-柔-流的耦合作用促进桨叶能量的传递过程,提高搅拌体系的混沌混合程度,刚柔组合桨体系的LLE提高了8.89%。同时,在相同操作条件下,与刚性桨相比,刚柔组合桨能够有效提高相对搅拌功耗以及搅拌槽内的整体气含率和局部气含率,且搅拌槽内气体分散更为均匀。 展开更多

关键词 气液搅拌反应器 刚柔组合桨 气液分散 混沌混合

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湿法磷酸固-液体系混沌混合与浸出强化行为 被引量：5

14

作者 李兵 杨义 +4 位作者 刘作华 陶长元 谷德银 许传林 王运东 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1742-1749,共8页

湿法磷酸浸出过程中,传统刚性搅拌桨的作用方式主要是剪切作用,容易形成对称性流场结构,降低搅拌效率。实验考察了桨叶类型、离底高度、搅拌速度、柔性钢丝绳长度、柔性钢丝直径对磷矿浸出率及最大Lyapunov指数(LLE)的影响。实验结果表... 湿法磷酸浸出过程中,传统刚性搅拌桨的作用方式主要是剪切作用,容易形成对称性流场结构,降低搅拌效率。实验考察了桨叶类型、离底高度、搅拌速度、柔性钢丝绳长度、柔性钢丝直径对磷矿浸出率及最大Lyapunov指数(LLE)的影响。实验结果表明:刚柔组合桨通过刚-柔-流的耦合作用,改善流场的结构,提高了流体混沌混合效果。当搅拌转速225 r/min,浸出时间120 min,离底高度h=T/4,柔性钢丝绳直径d=0.42r,柔性钢丝绳长度L=1.3T时,刚柔组合桨的最大Lyapunov指数达到0.09071,磷矿浸出率提高了10.8%。另外,在相同的功耗(Pv=9890 W/m3)条件下,刚柔组合桨使反应器内的悬浮均匀度和渣中磷含量分别降低了40.8%和17.67%,有效地改善了晶体的形貌,提高了磷石膏的过滤性能,强化了颗粒的混合与浸出。 展开更多

关键词 湿法磷酸 刚柔组合桨 两相流 浸取 结晶 最大LYAPUNOV指数

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脉冲射流-刚柔组合桨强化流体混沌混合及传质性能研究 被引量：5

15

作者 刘作华 孙伟 +3 位作者 熊黠 陶长元 王运东 程芳琴 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期4632-4641,共10页

传统搅拌反应器普遍使用刚性桨进行机械搅拌,导致反应器内容易产生混合隔离区而降低流体混合效率。采用多流场耦合诱发混沌现象,促使更多流体进入混沌状态,是提高流体混合效率的有效途径之一。结合Matlab软件编译PJ-RF-RT体系中的压力... 传统搅拌反应器普遍使用刚性桨进行机械搅拌,导致反应器内容易产生混合隔离区而降低流体混合效率。采用多流场耦合诱发混沌现象,促使更多流体进入混沌状态,是提高流体混合效率的有效途径之一。结合Matlab软件编译PJ-RF-RT体系中的压力脉动信号得到最大Lyapunov指数(LLE)与多尺度熵(MSE),探究不同脉冲周期下占空比、桨型、柔性桨叶厚度、桨离底高度及脉冲空气射流量对搅拌反应器内流体混沌混合的影响,同时,对比分析了桨型、射流类型、气流量对体积氧传质系数KLa的影响。研究结果表明,在脉冲周期T=0.4 s,占空比D=80%时,RF-RT桨体系较R-RT桨体系的LLE增大了11.58%,且RF-RT体系的MSE显著高于R-RT桨体系,表明脉冲射流刚柔组合桨体系能更好地诱发流体混沌,增大流体混合效率,均化体系能量分布。此外,脉冲射流耦合RF-RT桨体系增强了流体的湍流特性,促使液膜厚度减小,强化了传质,在单位体积功耗Pv=360 W/m3时,PJ-RF-RT体系的KLa较PJ-R-RT提高了13.46%,PJ-R-RT体系的KLa较SJ-R-RT提高了11.86%。 展开更多

关键词 混沌 脉冲射流 刚柔组合桨 最大LYAPUNOV指数 传质系数

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多层刚柔组合桨诱发流场界面失稳强化非牛顿流体混沌混合行为 被引量：4

16

作者 刘作华 杨林荣 +3 位作者 熊黠 陶长元 王运东 程芳琴 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期5470-5478,共9页

传统多层刚性桨用于假塑性非牛顿流体混合搅拌死区较大,流场界面稳定,混合效率低。提出多层刚柔组合桨诱发流场界面失稳强化非牛顿流体混沌混合的方法。实验以羧甲基纤维素钠为非牛顿流体体系,通过扭矩传感器测量功率特性,酸碱中和脱色... 传统多层刚性桨用于假塑性非牛顿流体混合搅拌死区较大,流场界面稳定,混合效率低。提出多层刚柔组合桨诱发流场界面失稳强化非牛顿流体混沌混合的方法。实验以羧甲基纤维素钠为非牛顿流体体系,通过扭矩传感器测量功率特性,酸碱中和脱色法测定混合时间,并利用Matlab软件编程计算最大Lyapunov指数,分析了非牛顿流体混合过程中的混沌特性及其混合性能。结果表明,组合方式为RF-(PBTD+PBTD+DT)、桨叶排列方式θ=60°、柔性片长度安装比例r=0.8、1.2时,混沌程度较高,混合性能较好。多层刚柔组合桨可以产生多股螺旋流,并在层间柔性片扰动频率差下实现流场界面失稳,搅拌死区减小,在较低转速下使体系进入混沌状态(多层刚柔组合桨体系N>88 r/min时LLE>0,多层刚性桨体系N>125 r/min时LLE>0);在相同转速下,多层刚柔组合桨混合速率、单位体积功率高于多层刚性桨,而单位体积混合能大致相同。 展开更多

关键词 混沌 多层刚柔组合桨 非牛顿流体 混合 混合速率 最大LYAPUNOV指数

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错位刚柔桨强化搅拌槽内流体混合实验及数值模拟 被引量：4

17

作者 刘作华 魏红军 +3 位作者 熊黠 陶长元 王运东 程芳琴 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期4621-4631,共11页

为消除搅拌反应器中混合隔离区,对标准刚性桨(R-RT)、错位刚性桨(PR-RT)和错位刚柔桨(PRFRT)三种桨叶体系的流体混沌特性参数、流场结构以及流体运动速度进行了探讨。采用Matlab软件编程计算最大Lyapunov指数(LLE)和多尺度熵(MSE),通过... 为消除搅拌反应器中混合隔离区,对标准刚性桨(R-RT)、错位刚性桨(PR-RT)和错位刚柔桨(PRFRT)三种桨叶体系的流体混沌特性参数、流场结构以及流体运动速度进行了探讨。采用Matlab软件编程计算最大Lyapunov指数(LLE)和多尺度熵(MSE),通过计算流体力学研究了三种桨叶体系流场结构和流体运动速度的差异。实验及计算结果表明,错位刚柔桨通过柔性桨叶的随机扰动破坏了隔离区介稳态流场边界,较大程度地消除了混合隔离区。PRF-RT的LLE相比于R-RT和PR-RT分别提高了13.29%和7.25%,MSE也较PR-RT和R-RT大;PRF-RT增强了流场不稳定性,形成了不对称性流场结构,减少了隔离区分布范围;PRF-RT强化桨叶能量耗散,提高了搅拌槽底部、顶部液面以及搅拌槽壁区域流体运动速度,减小了流体混合时间。 展开更多

关键词 错位刚柔桨 最大LYAPUNOV指数 多尺度熵 数值模拟

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双层刚柔组合搅拌桨调控流体宏观不稳定性行为 被引量：3

18

作者 朱俊 刘作华 +2 位作者 郑雄攀 陈超 王运东 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期896-904,共9页

流体宏观不稳定性是搅拌槽内流体流动存在大尺度低频非稳态准周期现象,可以影响流体的能量﹑质量的传递行为。为揭示在双层组合桨作用下搅拌槽内流体的非稳态流动规律,实验采用频谱分析和流场可视化技术研究双层组合桨搅拌槽内自来水体... 流体宏观不稳定性是搅拌槽内流体流动存在大尺度低频非稳态准周期现象,可以影响流体的能量﹑质量的传递行为。为揭示在双层组合桨作用下搅拌槽内流体的非稳态流动规律,实验采用频谱分析和流场可视化技术研究双层组合桨搅拌槽内自来水体系的宏观不稳定性,对比分析了双层刚性桨和双层组合桨对流体混合的影响。结果表明:直径为T的搅拌槽内流体宏观不稳定频率与转速呈线性增大趋势,在转速为180 r·min-1时离底距离0.25T刚柔组合桨体系的宏观不稳定性频率消失,出现谱带现象,流场呈现多尺度结构特征,而离底距离为0.33T和0.5T的刚柔组合桨体系的宏观不稳定性频率分别为0.5096 Hz和0.3459 Hz。双层组合桨体系分别使流体的混合时间缩短了22.5%和35%左右,减小离底距离,可使流场的规则区减小。双层刚柔组合桨调控流体宏观不稳定性,强化流体的能量传递行为,从而缩短混合时间,提高了流体的混合效率。 展开更多

关键词 混合 搅拌容器 传递 宏观不稳定性 流场可视化 双层刚柔组合桨

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变频刚柔搅拌反应器强化锰矿浸出及除铁过程 被引量：2

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作者 陈奇志 周毅林 +4 位作者 刘作华 陈南雄 杨勇 魏红军 童张法 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期3083-3090,共8页

传统锰矿浸出过程采用刚性搅拌反应器,存在矿粉悬浮效果差、锰矿利用率低、浸出液中铁含量较高的问题。本文采用变频刚柔搅拌反应器强化锰矿的浸出过程,实验对比分析了不同桨叶类型、搅拌桨操作方式和变频间隔时间对锰矿浸出效果、搅拌... 传统锰矿浸出过程采用刚性搅拌反应器,存在矿粉悬浮效果差、锰矿利用率低、浸出液中铁含量较高的问题。本文采用变频刚柔搅拌反应器强化锰矿的浸出过程,实验对比分析了不同桨叶类型、搅拌桨操作方式和变频间隔时间对锰矿浸出效果、搅拌功耗的影响,同时分析了变频刚柔桨耦合空气射流在除铁过程的效果。结果表明,变频刚柔桨通过柔性钢丝绳对流体的扰动作用以及变频操作对稳定流场的更新作用,提高浸出液中Mn^(2+)含量;同时,由于体系变频操作的频率变化,降低了搅拌功耗。相同功耗下,刚柔组合桨体系浸出液中Mn^(2+)含量相对于刚性桨体系提高了10.8%;相同转速下,刚柔组合桨体系在浸出过程的功率消耗相对于刚性桨体系提升了25.4%。变频间隔时间为30min时,变频刚柔桨体系浸出液中Mn^(2+)含量相对于刚柔组合桨体系降低了2.17%,但相应搅拌功耗降低了28%。调节体系pH后,采用变频刚柔桨耦合偏心空气射流操作,可有效降低浸出液中Fe^(2+)含量。在通气60min后,浸出液中Fe^(2+)浓度已至较低水平,低于0.15mg/L。 展开更多

关键词 刚柔组合桨 变频操作 锰矿浸出 空气射流 除铁

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刚柔组合搅拌反应器强化流体混合数值模拟 被引量：1

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作者 彭荣 刘作华 熊黠 《化学反应工程与工艺》 CAS 北大核心 2019年第2期121-128,共8页

为了确定搅拌反应器内的流场结构特征以助于混合过程的定向调控,采用数值模拟的方法对比研究了刚性搅拌桨反应器和刚柔组合搅拌桨反应器内的流场结构。分别从搅拌槽内轴向速度分布、速度场、尾涡结构和湍动能分布等方面阐述刚柔组合搅... 为了确定搅拌反应器内的流场结构特征以助于混合过程的定向调控,采用数值模拟的方法对比研究了刚性搅拌桨反应器和刚柔组合搅拌桨反应器内的流场结构。分别从搅拌槽内轴向速度分布、速度场、尾涡结构和湍动能分布等方面阐述刚柔组合搅拌桨对流体混合的强化作用,同时考察了桨型、转速、桨叶直径及搅拌桨安装离底高度对流场的影响。结果表明:与刚性搅拌桨体系相比,刚柔组合搅拌桨体系中流体轴向速度、高速流动区域体积、湍动能和尾涡结构都更大。更高的转速及更大的搅拌桨直径均有利于流体混合,过高或过低的安装离底高度均不利于搅拌槽内流体混合。总体而言,与刚性桨相比,刚柔组合桨对流体混合有明显的强化作用。 展开更多

关键词 刚柔组合搅拌桨 数值模拟 流场分析 尾涡结构

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