基于流固耦合的攪拌反應器機械特性研究.pdf

1、攪拌反應器廣泛用于化工、輕工業(yè)、食品、醫(yī)藥、采礦、合成纖維、合成橡膠、合成塑料等工業(yè)。攪拌反應器一般由釜體、釜蓋、攪拌器、夾套、傳動裝置、軸封裝置等組成，攪拌反應器的工作過程主要是把不同狀態(tài)（固體、液體、氣體）的物料均勻的混合在一起，適用于許多不同的工況（壓力、溫度）等的攪拌混合過程。本文主要基于計算流體力學，對攪拌軸單端約束和兩端約束的攪拌反應器流體特性進行對比仿真分析，然后根據(jù)流固耦合理論對攪拌軸進行有限元分析，觀察兩種攪拌器的應力

2、應變分布，最后對攪拌反應器以及攪拌器結(jié)構(gòu)振動特性進行分析。
　　本文對某型號的攪拌反應器建立三維模型，其中攪拌軸的約束方式主要包括單端約束（垂直懸空裝配）和兩端約束（設置下防擺）。首先運用Fluent軟件，采用多重參考系坐標法(MRF)以及k-epsilon(2eqn)湍流模型對穩(wěn)態(tài)氣液兩相模型進行流體特性分析;其次基于流固耦合理論，采用有限元法對流體方程、固體方程以及流固耦合方程求解計算，主要步驟包括模型的建立、網(wǎng)格劃分、約束條

3、件設置以及耦合面壓力的添加，得到攪拌器結(jié)構(gòu)的應力應變分布，對攪拌軸、槳葉進行應力評定，驗證是否符合強度要求;最后對攪拌反應器模型和攪拌軸模型分別進行模態(tài)分析，研究兩種不同攪拌反應器模型約束方式對其振動特性的影響。
　　通過對攪拌反應器流體特性的仿真分析可知，兩種不同模型內(nèi)部流體的流速大小以及分布十分接近，攪拌軸約束方式對流場的影響很小。由攪拌反應器靜力學分析可以看出兩種模型的應力分布接近，應力最大值集中在槳葉邊緣以及槳葉和軸套連接