無(wú)擋板攪拌釜反應(yīng)器在磁攪拌器影響下自由端面湍流的測(cè)量與建模

1、無(wú)擋板式攪拌釜反應(yīng)器在磁力攪拌器影響下自由端面湍流的測(cè)量與建模無(wú)擋板式攪拌釜反應(yīng)器在磁力攪拌器影響下自由端面湍流的測(cè)量與建模塔里克.馬哈茂德a，詹妮弗N.哈克a，凱文J.羅伯特a，多米呢克.羅德斯b德里克.威爾金森ca.粒子科學(xué)與工程學(xué)院，過(guò)程學(xué)院，環(huán)境和材料工程利茲大學(xué)，LS29JT利茲，英國(guó)b.國(guó)家核實(shí)驗(yàn)室有限公司塞拉菲爾德，錫斯凱爾CA201PG，英國(guó)c.分子和界面中心工程，工程和物理科學(xué)學(xué)院，赫瑞瓦特大學(xué)，愛(ài)丁堡EH144AS，

2、英國(guó)關(guān)鍵字關(guān)鍵字：自由面的流量渦流自由面流量的流體力學(xué)計(jì)算流體體積無(wú)擋板攪拌器流體動(dòng)力學(xué)磁力攪拌混合核燃料再加工摘要摘要提出無(wú)擋板式圓柱形磁力攪拌器的反應(yīng)器，其自由端面湍流的測(cè)量與數(shù)據(jù)模擬。為表示在不同的攪拌速度下流場(chǎng)的結(jié)構(gòu)特性，使用激光多普勒測(cè)速法測(cè)量三個(gè)組件的平均與波動(dòng)的速度矢量。將一種相同的歐拉—?dú)W拉多相流體模型和流體體積法一起進(jìn)行界面捕捉，并應(yīng)用于確定反應(yīng)容器內(nèi)漩渦的形狀和湍流流場(chǎng)的計(jì)算。湍流是利用一個(gè)二階微分雷諾茲應(yīng)力的流動(dòng)模

3、型進(jìn)行設(shè)計(jì)的但某些情況下，以剪切力為基礎(chǔ)的kεkω流動(dòng)模型也同樣被利用。預(yù)測(cè)是利用ANSYSCFX5.7軟件計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的代碼，將其與渦的圖像，實(shí)測(cè)的軸向、徑向及切向速度和湍流動(dòng)能進(jìn)行比較獲得的。液體自由表面的常規(guī)形狀的預(yù)測(cè)與測(cè)量是一致的但渦流深度是不可預(yù)測(cè)的。通過(guò)用二階微分雷諾茲應(yīng)力流動(dòng)模型測(cè)量和預(yù)測(cè)的軸向和切向速度總體是一致的。然而徑向速度明顯不可預(yù)測(cè)。湍流動(dòng)能消耗的預(yù)測(cè)與大部分流區(qū)的測(cè)量值相吻合但在反應(yīng)器內(nèi)壁附近有差異出現(xiàn)那里的

4、量是不可預(yù)測(cè)的。SST模型的預(yù)測(cè)通常和RST模型的預(yù)測(cè)是同質(zhì)量的而后者模型提供了更好的切向速度分布的預(yù)測(cè)。5.結(jié)果與討論當(dāng)攪拌器的速度（N）為150，250和400rpm時(shí)測(cè)量流場(chǎng)時(shí)，相應(yīng)的雷諾數(shù)Re（NL2）為3192253204和85127，連同計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)是利用RST模型獲得的。計(jì)算也使用了攪拌器速度為150rpm的測(cè)量和RST模型預(yù)測(cè)的速度作出SST模型。計(jì)算速度在周向上平均超過(guò)攪拌器旋轉(zhuǎn)的360度是為了和相位平均激光多普勒測(cè)

5、速數(shù)據(jù)形成比較。5.1自由表面輪廓圖3（a）顯示的是利用流體體積法獲得的在攪拌器所有三個(gè)速度下反應(yīng)器內(nèi)空氣—水界面的預(yù)測(cè)剖面圖。在150rpm的最低速度下，在中心有一個(gè)小凹孔的漩渦的外部區(qū)域液體表面仍然相當(dāng)?shù)钠教?。漩渦深度隨著攪拌速度的增加而增加是因?yàn)榇蟮碾x心力將水拋向反應(yīng)器壁使得在漩渦外部區(qū)域沒(méi)有平坦的液體表面。圖圖3：（a）計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)預(yù)測(cè)和（b）攪拌器速度為150250400rpm時(shí)漩渦的照片圖.4.在攪拌流動(dòng)模式的預(yù)測(cè)速度:（