氣液攪拌反應(yīng)器內(nèi)流固耦合實驗研究.pdf

1、氣液攪拌反應(yīng)器中,流場的不穩(wěn)定性波動造成攪拌槳上流體力的不對稱,同時氣體的直接沖擊還可致使攪拌軸發(fā)生振動,這些都會導(dǎo)致攪拌槳軸發(fā)生偏擺。偏擺的攪拌槳軸反作用于流場,加劇了流體力的不對稱性,進而激發(fā)攪拌槳軸發(fā)生更大的側(cè)向擺動,這種相互作用稱為流固耦合(FSI,Fluid-Structure Interaction)。流固耦合作用將導(dǎo)致攪拌軸端部承受交變的彎矩和扭矩,極易導(dǎo)致攪拌軸疲勞失效。
　　本文利用高精度力矩傳感器,對一系列典型

2、的軸向流和徑向流攪拌槳在不同轉(zhuǎn)速和通氣量下攪拌軸端部彎矩和扭矩信息進行采集,研究了通氣量和轉(zhuǎn)速對氣液攪拌反應(yīng)器內(nèi)流固耦合作用的影響,主要包括通氣量和轉(zhuǎn)速對攪拌槳扭矩幅值平均值、扭矩幅值分布、彎矩幅值平均值、彎矩幅值分布、彎矩波動特性、彎矩頻率特性和聯(lián)合力矩等參數(shù)的影響。軸流槳型包括上提和下壓操作的PBT槳,徑流槳則為四種葉片曲率不同的圓盤式渦輪槳(RT、CD、HEDT及PDT)。
　　研究結(jié)果表明,軸流槳和徑流槳的彎矩幅值均符合W

3、eibull分布,扭矩幅值則隨通氣量增大呈現(xiàn)由接近正態(tài)分布向典型雙峰分布過渡的趨勢。扭矩和彎矩幅值平均值變化規(guī)律受槳型和載氣方式的影響。軸流槳中,上提操作的PBT槳的相對扭矩平均值和相對彎矩平均值都隨通氣量的增加而平滑下降,而下壓操作的PBT槳的相對扭矩平均值隨通氣量增大呈現(xiàn)緩慢下降、快速下降和緩慢上升的階段式變化并存在一個極小值,該槳相對彎矩平均值同樣呈現(xiàn)升-降-升三段式變化。四種徑流槳的相對扭矩都隨通氣量增大而整體呈下降趨勢。RT、