基于流场与结构优化的搅拌叶轮设计/制造集成技术研究

基于流场与结构优化的搅拌叶轮设计/制造集成技术研究

一、基于流场和结构优化的搅拌桨设计/制造集成技术研究(论文文献综述)

彭涛[1](2021)在《材料精确调控热力耦合作用高效制备技术与装备研究》文中指出

杨帆[2](2021)在《桨式搅拌釜结构优化及固-液分散混合性能研究》文中研究表明

王莎莎[3](2021)在《荞面面鱼成型机设计及物料螺旋输送流场分析》文中进行了进一步梳理食品工业的发展依赖于食品机械与设备的发展,食品机械是指把食品原料加工成食品过程中所用的机械设备和装置。本设备加工的食品原料为荞麦,具有高营养价值与保健作用。螺旋挤压是食品加工技术中最重要的方法之一,荞面面鱼机作为以螺旋挤压为主的设备,将在今后食品工业的发展中具有广阔的市场前景。根据设备的使用要求与挤压系统的主要特征对荞面面鱼机的工作原理、结构、运行方式等进行构思,本设计的机械结构主要包括混合料仓、一级挤压装置、二级挤压装置、刀具切割装置、模具成型装置五大部分,根据设计准则对各个装置进行具体结构设计与传动系统设计并对总体机械结构进行合理布局。在荞面面鱼设备机械结构运转的过程中螺旋挤压结构尤为关键。因此,根据螺旋设计准则对设备的螺旋挤压过程进行具体分析与结构参数设计,并考虑不同类型螺旋挤压结构对物料流动情况的影响。通过确定Fluent模拟仿真中物理条件、边界条件等参数,选取合适的流体仿真数学模型进行仿真分析,本文主要通过对比分析不同螺距参数、导流筒长锥比与螺旋桨叶最大直径下物料所受压力场、速度场、应变速率与流动迹线情况,通过对比分析为正交试验选取较优因素提供一定基础。对螺旋桨叶螺距、导流筒长锥比与桨叶最大直径选用三水平三因素进行正交试验找到九组较优结构参数组合,通过对九组螺旋挤压装置内流场压力、速度、剪切应力与应变速率的仿真模拟,选取最优评价指标并确定重要影响因素,找到较优结构参数组合,在正交试验分析的基础上进行实验验证分析,实验结果表明CS6型结构制得的产品优于CS3型,与仿真结果相吻合。

姚晨明[4](2021)在《基于CFD的发酵罐内多相流场特性与发酵性能研究》文中指出L-苏氨酸是生物体内不可缺少的氨基酸,具有很高的市场价值,其需求量增长迅猛。设计初期对罐内复杂的流场动力学特性缺乏详细了解,造成现有搅拌设备对加强发酵罐内流体混合效果不佳,使得提高L-苏氨酸产量变得艰难。因此,本文主要通过CFD数值模拟技术对设计的多种搅拌组合下多相流场特性进行研究。同时结合实际发酵实验,从生理角度对L-苏氨酸发酵生产进行分析比较,与流场模拟分析所得结论相验证。在此基础上,进一步研究不同工况下发酵罐内多相流场特性。研究成果可为L-苏氨酸发酵工艺的优化、控制和中大型发酵罐搅拌设备的设计、放大及优选提供重要的参考依据。主要内容如下:(1)分析了气液两相流数值模拟方法、搅拌桨叶处理方法、气液两相相间作用力计算模型以及湍流模型,制定了本文的数值模拟方法,并验证了该方法的准确性。(2)对设计的不同搅拌组合进行三维建模,通过Fluent对其进行气液两相流模拟,分析了速度场、湍流动能、气含率等流场特性。结果表明:在气-液搅拌体系中,上层桨和底层桨采用径向流型桨叶的三层搅拌组合F形成的混合流场整体速度分布均匀,湍流动能分布范围广,气含率分布均匀,通气搅拌功率大,有利于气液混合。(3)对不同搅拌组合条件下L-苏氨酸的发酵性能进行研究。从四个发酵批次的菌体浓度、耗糖速率以及产酸率的比较,发现采用搅拌组合F的发酵批次发酵性能最优,说明搅拌组合F的流场混合效果最好,其次是搅拌组合D和E,很好地验证了对L-苏氨酸发酵罐内流场的仿真分析。(4)对搅拌组合F进行了气液两相流模拟研究,分析了不同工况下发酵罐内流场特性变化情况,为L-苏氨酸发酵工艺的优化与控制提供重要参考依据,进而提高L-苏氨酸的发酵性能。结果表明:搅拌转速过低,气速会影响流场速度分布和气相分布。提高搅拌转速可以增强远桨叶区流体的气液混合效果,但对提高罐底远桨叶区内气含率的效果不明显。单靠增大通气量并不能完全解决罐底部区域的液相死区,对改善罐底区域的气体分散的作用也较小。单靠改变底桨安装高度并不能解决罐底部区域的液相死区,对罐内流体流型的影响也不大。底桨安装高度越低,发酵罐上层区域的平均气含率越高,底部区域气体分布越不均匀。通气搅拌功率随搅拌转速提高而增大,随通气量增加而减小,底桨安装高度对通气搅拌功率影响不大。

王慧娜[5](2021)在《桨型和放大对搅拌槽内剪切速率空间分布的影响》文中研究指明剪切速率作为工业混合过程中的重要参数之一,对搅拌槽中非牛顿流体的表观黏度、细胞或酶的活性、絮凝体的大小和结构等均有影响。不同的操作体系和目标所要求的搅拌桨剪切特性也不尽相同。近年来,流场测试和原位识别图像分析技术常被应用于剪切速率的研究,但缺乏对等单位体积功耗条件下不同流型搅拌桨操作时槽内剪切速率分布的研究。同时,反应器放大是将实验室研究成果应用到工业的必要过程,但由于受结构尺寸、混合效果等影响,大槽和小槽往往会出现不同程度的差异。等单位体积功耗放大准则是搅拌槽放大最常用的方法之一,以期保持放大后分散相颗粒尺寸的相似性、降低酶失活的程度等等,但目前对于放大后槽内剪切速率的变化关注较少。而局部水动力学包括剪切速率,对剪切敏感体系的放大可能起着关键作用。因此,研究等单位体积功耗下不同桨型操作时搅拌槽内剪切速率的空间分布特征、平均剪切速率及其放大后的变化规律,对于更好地了解混合过程、指导不同场合搅拌桨选型等具有重要意义。基于此,本文在等单位体积功耗下,利用激光粒子测速方法(Particle image velocimetry,PIV)和数值模拟方法,探究了桨型和放大对搅拌槽内平均剪切速率、剪切速率空间分布等的影响。首先,通过实验比较了等单位体积功耗下5种不同流型的搅拌桨,即Rushton桨(RDT)、下压式45°六斜叶桨(PBTD)、上推式45°六斜叶桨(PBTU)、向心桨(CT)和象耳桨(EE)操作时槽内的剪切速率分布。结果表明:不同搅拌桨操作下槽内剪切速率的分布特征与流型密切相关;桨叶出口平面处的剪切系数Ks,imp与流量准数Nq呈线性关系,且在等单位体积功耗时,Ks,imp大体上随着Nq的增加而减小;全槽平均剪切速率和桨叶附近的局部剪切速率均与搅拌桨转速线性相关。此外,借助数值模拟方法,本文还探究了等单位体积功耗条件下,流体流变特性和放大对搅拌槽内剪切速率分布等的影响。得到主要结论如下:等单位体积功耗下,流体流变特性对CT桨操作下搅拌槽内的总体流场结构影响不大,但非牛顿流体在搅拌槽上部的循环减弱,同时在搅拌桨附近非牛顿流体的剪切速率值要低于牛顿流体,且差异程度受非牛顿流体浓度的影响;依据等单位体积功耗几何相似准则对搅拌槽进行放大后,随着叶端速度的增大,全槽平均剪切速率的下降速度逐渐变缓,且RDT桨操作下全槽平均剪切速率下降最快;放大后剪切速率分布图中概率最大值对应的剪切速率向更低值方向移动。最后,利用双桨组合和新型多叶片桨(Multi-bladecombined,MBC),在等单位体积功耗下,对放大后搅拌槽内的剪切速率分布进行优化,发现MBC桨能有效提高搅拌槽中剪切速率空间分布的均匀性。

刘钟鸣[6](2021)在《固定床框式搅拌釜内流体流动特性的数值计算》文中研究说明搅拌釜具有良好的传质与传热速率,可适用于气液、液固、气液固等多种多相反应系统中。固定床框式搅拌釜作为液固或气液固非均相反应器,用板框装填固定的催化剂床层弥补了固定床反应器更换催化剂的不便,同时又具有传统固定床反应器中催化剂不易磨损的优点,可满足较长时间的使用及间歇生产的要求。然而,对于固定床框式搅拌釜,无论是冷模的实验研究还是模拟计算的理论研究都相对较缺乏,因此使用数值模拟方法对固定床框式搅拌釜内的流体流动进行研究,并结合单变量因素的研究方法,考察搅拌转速、搅拌器离底高度、桨叶层间距、桨叶组合型式和催化剂床层的尺寸对催化剂床层上流体的径向速度大小及分布情况的影响,进而为优化此反应器的性能提供理论依据。建立3 m3固定床框式搅拌釜物理模型,使用计算流体力学软件Fluent对釜内的流体流动进行数值模拟,采用多重参考系法(MRF)模拟桨叶的旋转及旋转的桨叶与静止不动挡板间彼此的作用,并使用多孔介质模型简化催化剂床层内的流体流动,通过催化剂床层内壁上流体的径向速度的平均值及其标准差对反应器的性能进行评价。在工厂实际生产的反应器结构参数和操作条件下对搅拌釜进行模拟,结果表明釜内的高速区集中在桨叶的尖端,低速区集中在搅拌轴顶端、底端和釜壁,催化剂床层的径向速度在第一、二层桨叶高度附近较大,但是在床层其它区域的径向速度较小。对固定床框式搅拌釜进行参数优化的研究工作,结果表明在考虑固定床层的阻力影响之后,床层上的流体径向速度急剧减小且流型与未受阻力之前变化很大。通过调整搅拌转速、搅拌器离底高度、桨叶层间距、桨叶组合型式和催化剂床层的尺寸可优化反应器的性能,确定了几组条件中最优的搅拌转速为220rpm;最优离底高度为450mm;最优桨叶的组合型式为由一层六直叶斜叶圆盘式涡轮桨、两层弯叶斜叶圆盘式涡轮桨及四叶推进式桨构成的四层组合式搅拌桨;最优催化剂床层安装位置为当催化剂床层内壁到搅拌轴中心的距离为300 mm,此时床层厚度为133 mm。

陈奇志[7](2021)在《电解二氧化锰生产过程强化与工艺放大规律研究》文中提出锰是最重要的战略资源之一,广泛应用于钢铁、合金、电池、染料、医药等领域。近年来,“两矿加酸法”(软锰矿与硫铁矿加硫酸)一直是工业浸取锰矿的主要方法。但“两矿加酸法”浸出锰生产电解二氧化锰(EMD)的工艺普遍存在浸出温度较高、锰浸出率较低、除杂难、电解效率低、电解能耗较高、实验参数与工艺放大匹配性较差,以及随之带来的锰渣污染等问题,影响电解二氧化锰产业可持续发展。本文基于“两矿加酸法”浸出与电解过程,研究电解二氧化锰生产过程强化与工艺放大规律。主要研究内容及结果如下:(1)采用刚性桨与刚柔组合搅拌桨装置,分别对“两矿加酸法”浸出过程强化进行研究,考察了桨叶类型、温度、液固比及浸出时间等对锰矿浸出率的影响;同时,分别对不同桨型、硫化剂添加量对除杂行为及浸出动力学进行了研究。结果表明,刚柔组合搅拌桨可以有效地缩短“两矿加酸法”浸出时间,最佳浸出条件为:温度363 K,液固比10:1,硫酸浓度1.5 mol?L-1,硫铁矿与软锰矿质量比0.2,浸出时间240 min,在此条件下锰浸出率达到95.39%。刚柔组合桨使槽内流体与固体粒子最大限度混沌耦合,可以加快除杂过程。硫化剂SDD对杂质镍、钴、镉去除效果明显,对锌去除效果较差。通过对浸出动力学模型的选择研究,确定了刚柔组合桨搅拌槽内“两矿加酸法”浸出过程可用核缩减模型描述,控制步骤为界面化学反应,表观活化能为26.97 k J?mol-1,宏观动力学方程为:1-(1-X)3/1=0.90528[FeS2]0.9631[H2SO4]1.6442(r)2.4759(s)1.1618exp(-26969/RT)t(2)采用Fluent数值模拟方法对刚柔组合桨(DRF-P桨)和刚性桨(DR-P桨)两种桨型体系中的流场特性及固液悬浮特性进行了研究,对速度场、流场结构、软锰矿及硫铁矿的轴向局部固含率分布等进行了分析。考察了桨叶结构、转速、柔性片长度、柔性片宽度对轴向局部固含率的影响规律。结果表明,相比较DR-P桨,DRF-P桨能有效破坏流场的对称性结构,其液相最大湍动能数值(0.037)提升了41.02%、液相最大切向速度数值(0.13)增大了60.22%、液相最大轴向速度数值(0.14)增大了28.57%,使得搅拌槽中处于介稳态状态的流体结构逐渐向混沌区演变,提高了固体颗粒的轴向速度与切向速度,增大了局部固含率及固体颗粒的悬浮程度。(3)采用变频刚柔搅拌反应器强化锰矿浸出过程,对比分析了不同桨叶类型、搅拌桨运行方式和变频时间对锰矿浸出效果、搅拌功耗的影响;并通过计算流体力学计算了锰矿浸出放大装置中酸液、软锰矿和硫铁矿的分布情况。结果表明,变频刚柔桨通过柔性钢丝绳提高流体轴向运动速度,进而提高矿粉的悬浮效果,减小装置底部矿粉沉积,缩短了锰矿浸出时间且提高了浸出液中Mn2+含量。当变频时间为30 min时,变频刚柔桨体系的Mn2+含量比刚性桨和刚柔桨体系分别提高了8.9%和降低了2.7%,而搅拌功耗分别降低了7%和28%。刚柔桨较刚性桨更能使固体颗粒的悬浮程度增强,从而有利于锰矿的高效浸出。(4)对EMD电解过程阳极进行电化学测试,包括恒电位电流-时间测试和循环扫描伏安测试,同时探究加入Ce(SO4)2对电极反应的影响,进行了电解产物分析。结果表明,在EMD电解过程中发现了阳极周期性电势-时间电化学振荡现象,该振荡会导致>5.2%的额外功耗,且电化学振荡是由于γ-MnO2对水的电氧化催化作用而产生的。在电解液中加入少量Ce(SO4)2可以调节振荡,EMD的电化学性能得到显着提高。综上所述,电解二氧化锰生产过程浸出和电解过程存在非线性动力学行为,通过调控流体混沌混合和电解过程电化学振荡,可提高锰矿浸出效率和电解过程电流效率。

李建[8](2021)在《径流式气波引射器轴功分析》文中研究表明径流式气波引射器因其增压效应引起性能提升在压力能回收领域被广泛的关注,但是径流式气波引射器在应用过程中存在消耗外部动力较多的缺点,这严重制约了其推广与应用,为了解决此问题,首先要确定径流式气波引射器轴功的变化规律,所以本文在不考虑传动部件之间摩擦力产生力矩和启动力矩的情况下,借助Fluent软件对径流式气波引射器流道内部的气体对流道的作用力矩而产生的轴功进行分析。基于压力波产生的机理和运动特性给出了径流式气波引射器的的工作原理与工作过程,并且依据压力波的反射特性给出了径流式气波引射器的理想波图。在此基础上对径流式气波引射器的流道内的气体运动状态进行了理论计算,并且对流道内的热力学过程进行了分析,确定了欧拉功方程,最后基于流体质点的动力学分析对流道内的流体质点的受力状况进行了分析。建立二维、三维整机模型和三维周期性模型,并且进行了网格无关性验证和时间独立性验证,确定了建立模型的网格数和时间步长。并且依据搅拌桨功率计算公式验证了力矩监测方式的正确性。在建立模型的基础上进行模拟计算,对压力、速度分布图进行了说明,解释了压力与速度对于设备轴功的影响,同时利用分界面分布图,对径流式气波引射器的排气能力进行了说明,最后利用速度分布图和单流道的力矩受力曲线分别对对径流式气波引射器进行了热力学分析和流体质点分析。通过改变流道形式改变流道内流体质点的受力状况,发现不对心斜渐扩流道因为流道壁面的阻碍作用会使气体流速降低,从而减小了流体质点所受的科氏力,导致设备轴功减小,弯曲流道因为曲率半径的存在,流体质点会产生曲面离心力,这会抵消流道内流体质点所受的科氏力,导致设备轴功的减小。通过对比相同工况下的轴流式和径流式三维整机压力云图,发现径流式引射器流道内因为科氏力的作用压力波存在倾斜现象,而轴流式引射器流道内的压力波,因为科氏力很小,不存在压力波的倾斜现象,这种差异也解释了径流式引射器设备轴功远大于轴流式引射器的原因。通过比较低压端口单位质量流体所消耗轴功和性能提升所消耗的轴功大小,发现在膨胀比较小时,径流时气波引射器的效能是优于轴流式的;在压缩比较小时径流式气波引射器的效能优于轴流式;改变结构参数和选择不对心斜渐扩流道对提高径流式气波引射器的效能作用不大,只对性能产生一定的影响,弯曲流道会大幅提升设备的效能。

殷俊杰[9](2021)在《大型侧壁搅拌过程流场分析及搅拌性能研究》文中研究说明搅拌技术在重油、汽油等石油制品匀质搅拌以及一些易燃的新能源罐体等都需要用到。其侧壁搅拌技术由于搅拌器能耗低,安装位置比较特殊,能够应用于一些大型圆筒罐体以及顶入式搅拌器无法满足的情况而被广泛应用。在过程工业中,搅拌反应设备使物料充分混合,使之混合均匀。化学工业则需要搅拌器的搅拌来对反应介质进行混合反应,充当物理催化剂。生产操作中,搅拌介质特性、设备结构形式、操作条件等因素都与流场混合效果相关,且流场内部的混合效果也决定搅拌器的运作性能。因而,研究侧壁搅拌罐体内流场情况以及流体流动特性对反应器的结构优化设计、能源的节约等具有重大意义。以大型侧壁搅拌圆筒罐体为研究对象,采用数值模拟方法,针对侧壁搅拌反应器在单个搅拌器以及多个联合工作下的流场进行了系统性的研究,对大型圆筒罐体内部流场进行动态模拟,分析了内部的流场规律。同时与合作企业联合搭建直径φ=6000mm大型圆筒罐体侧壁搅拌试验台,在不同操作条件下,测定流场的速度与压力分布,之后实验与模拟的数据进行相互比对,为大型侧壁搅拌器的参数设计提供依据。相关研究内容和结论如下:(1)对侧壁搅拌圆筒罐体流体仿真理论基础分析。对比实验台优化模型,并研究CFD数值模拟方法,确定计算所需模型,为后续大型侧壁搅拌罐体数值模拟打下基础。(2)使用Soildworks对侧壁搅拌圆筒罐体进行三维建模,ICEM网格划分,Ansys Fluent进行数值模拟求解计算。研究了φ6000的大型圆筒罐体侧壁搅拌器的不同转速、安装高度、安装倾角与搅拌器数量等因素对流场的影响规律。模拟结果表明单桨安装下搅拌圆筒罐体内流场产生分层,为两个流场方向相反的循环流。水平偏角与垂直偏角的存在增加了整个圆筒罐体内流场的平均速度与内部流场的扰动程度,加强了罐体内混合效果。当水平偏角α=10°,垂直偏角β=7°时,单相罐体内部流场最好,搅拌性能最佳。搅拌圆筒罐体内液位高度为5m时,3m左右的安装高度明显增大流场扰动,此时搅拌效果最佳。搅拌器数量N=5时,搅拌圆筒罐体内部流场混合性能最好。(3)结合罐体内流场平均速度v与湍流动能K在不同参数下的动态变化,观测内部流体的混合效果,建立了一种衡量流场内搅拌混合效果的评价方法。(4)通过实验测量大型罐体内流场点的瞬时动态压力和速度,对比数值模拟的结果,最终通过数据分析得到最优的大型侧壁搅拌罐参数。

王高平[10](2021)在《重稀土圆筒萃取槽设计研究》文中认为随着高端工业不断发展,工业产品对重稀土的需求越来越大,但目前对重稀土的分离而言,萃取设备的研究并不完善。鉴于此情况,需设计一种萃取设备来提高重稀土分离的能力。本文以无前室重稀土圆筒萃取槽为研究对象,深入研究萃取槽内流场特性及料液混合过程,通过数值计算平台对萃取槽内料液的混合进行数值模拟,对萃取槽结构进行优化设计,主要工作如下:(1)针对传统方形萃取槽存在料液流动和混合方面的不足,提出无前室小型重稀土圆筒式萃取槽模型,并对同等条件下的两者进行数值模拟,对比分析两者混合室内流体的流场特性和两相混合过程,得出圆筒式萃取槽在一定程度上优于传统方形萃取槽。(2)在搅拌桨转速和桨叶插入深度不变的情况下,以不同挡板宽度的重稀土圆筒式萃取槽混合室为研究对象,通过仿真分析得到不同挡板宽度下混合室内流体的速度场和湍动能的情况,进而对其内部混合过程进行模拟分析。在稳定流场的基础上,对三种不同挡板宽度下的流体的混合过程进行模拟,利用示踪剂法来观察混合室内流体的混合情况,通过设置的监测点监测到的浓度变化得到混合时间。通过仿真计算得出重稀土圆筒式萃取槽混合室内挡板的加入改变了流体的流动方向,有效地消除了流体的“打漩”,并得出萃取槽混合室内的最优挡板宽度。(3)在确定最佳挡板宽度的基础上,深入研究挡板倾角对萃取槽混合室内流场的影响。模拟结果表明:挡板与混合室底成一定倾角能有效增强流体的轴向流动,增大了流体的湍动能,使室内流体有更充足的流动空间。在搅拌桨的旋转下,混合室底部流体出现向筒中部或顶部流动的现象,从而带动挡板与筒壁连接区域的流体进行循环流动,达到改善流体的整体混合效果。(4)根据数值模拟结果确定重稀土圆筒式萃取槽混合室内结构的主要参数,完成其设计制作,并简述稀土萃取中试线的设备安装过程,完成相关调试工作。

二、基于流场和结构优化的搅拌桨设计/制造集成技术研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、基于流场和结构优化的搅拌桨设计/制造集成技术研究(论文提纲范文)

(3)荞面面鱼成型机设计及物料螺旋输送流场分析(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国内发展现状
        1.2.2 国外发展现状
    1.3 课题来源与主要研究内容
2 荞面面鱼成型机总体机械结构与工作原理
    2.1 面鱼成型机总体机械结构
        2.1.1 混合料仓
        2.1.2 一级螺旋挤压装置
        2.1.3 二级螺旋挤压装置
        2.1.4 刀具切割装置
        2.1.5 模具成型装置
    2.2 面鱼成型机输送装置
        2.2.1 混合料仓输送装置
        2.2.2 螺杆挤压及刀具切割输送装置
        2.2.3 锥形螺旋搅拌桨叶输送装置
    2.3 荞面面鱼螺旋桨叶结构设计
        2.3.1 螺旋结构设计准则
        2.3.2 一级螺旋结构设计
        2.3.3 二级螺旋结构设计
    2.4 本章小结
3 流场仿真理论与分析方法
    3.1 基本控制方程
        3.1.1 质量守恒方程
        3.1.2 动量守恒方程
        3.1.3 能量守恒方程
    3.2 流场分析方法
        3.2.1 软件介绍
        3.2.2 基本假设
        3.2.3 材料特性参数与边界条件
        3.2.4 模拟结果分析
    3.3 构建流场几何模型
        3.3.1 一级挤压装置模型
        3.3.2 二级挤压装置模型
    3.4 本章小结
4 基于单因素条件下物料流动情况的模拟结果与分析
    4.1 导流筒长锥比对流道内物料流动情况的影响
        4.1.1 压力场
        4.1.2 速度场
        4.1.3 应变速率
        4.1.4 流动迹线
    4.2 螺距对流道内物料流动情况的影响
        4.2.1 压力场
        4.2.2 速度场
        4.2.3 应变速率
        4.2.4 流动迹线
    4.3 螺旋桨叶的最大直径对流道内物料流动情况的影响
        4.3.1 压力场
        4.3.2 速度场
        4.3.3 应变速率
        4.3.4 流动迹线
    4.4 本章小结
5 基于正交试验的螺旋结构对流场影响分析
    5.1 正交实验参数设计
    5.2 构建模型与条件设定
    5.3 模拟结果与分析
        5.3.1 压力场
        5.3.2 速度场
        5.3.3 剪切应力
        5.3.4 应变速率
    5.4 正交分析
    5.5 本章小结
6 实验与分析
    6.1 实验原料
    6.2 实验设备
    6.3 实验方案
    6.4 实验结果与分析
    6.5 本章小结
结论与展望
参考文献
附录
攻读学位期间发表的学术论文
致谢

(4)基于CFD的发酵罐内多相流场特性与发酵性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 L-苏氨酸发酵工艺研究进展
        1.2.2 发酵过程自动化控制技术研究进展
        1.2.3 发酵搅拌设备中CFD应用研究进展
    1.3 本课题研究内容
第二章 气液两相流数值模拟方法研究
    2.1 计算流体力学基本理论
        2.1.1 流体动力学控制方程
        2.1.2 湍流模型
    2.2 气液两相流数值模拟方法
        2.2.1 欧拉-拉格朗日法
        2.2.2 欧拉-欧拉法
        2.2.3 气液两相相间作用力
    2.3 CFD中搅拌桨叶的处理方法
    2.4 CFD求解步骤
    2.5 数值模拟方法验证
    2.6 本章小结
第三章 发酵罐内不同搅拌组合多相流场特性研究
    3.1 数值模拟策略
        3.1.1 物理模型
        3.1.2 计算条件
        3.1.3 网格划分与无关性验证
        3.1.4 计算模型验证
    3.2 结果与分析
        3.2.1 流场速度分析
        3.2.2 流场湍动能
        3.2.3 气含率分布
        3.2.4 通气搅拌功率
    3.3 本章小结
第四章 不同搅拌组合下L-苏氨酸发酵性能研究
    4.1 实验罐几何模型
    4.2 实验主要仪器和材料
        4.2.1 实验主要仪器
        4.2.2 实验主要材料
    4.3 实验方法
        4.3.1 培养基和培养方法
        4.3.2 分析测定方法
    4.4 实验结果分析
        4.4.1 不同发酵批次菌体浓度的比较
        4.4.2 不同发酵批次葡萄糖浓度的比较
        4.4.3 不同发酵批次氨基氮浓度的比较
    4.5 本章小结
第五章 不同工况下发酵罐内搅拌流场特性研究
    5.1 数值模拟策略
        5.1.1 几何模型
        5.1.2 计算条件
        5.1.3 网格划分与无关性验证
    5.2 转速对搅拌流场特性的影响
        5.2.1 流场速度分布
        5.2.2 气含率分布
        5.2.3 通气搅拌功率变化
    5.3 通气量对搅拌流场特性的影响
        5.3.1 流场速度分布
        5.3.2 气含率分布
        5.3.3 通气搅拌功率变化
    5.4 底桨安装高度对搅拌流场特性的影响
        5.4.1 流场速度分布
        5.4.2 气含率分布
        5.4.3 通气搅拌功率变化
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
致谢
参考文献
附录:作者在攻读硕士学位期间发表论文

(5)桨型和放大对搅拌槽内剪切速率空间分布的影响(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 文献综述
    1.1 引言
    1.2 剪切速率研究进展
        1.2.1 剪切速率实验研究
        1.2.2 剪切速率数值模拟研究
    1.3 搅拌槽放大对剪切速率影响研究进展
        1.3.1 放大技术简介
        1.3.2 搅拌操作的一般放大准则
        1.3.3 放大对剪切速率的影响
    1.4 本文主要研究内容
第2章 装置与方法
    2.1 搅拌槽结构与搅拌桨装置
    2.2 功耗测量
    2.3 PIV实验
        2.3.1 PIV设置
        2.3.2 跨帧时间选择原则
        2.3.3 样本数的选取
        2.3.4 数据处理
    2.4 数值研究方法及模型
        2.4.1 模拟设置
        2.4.2 网格划分及无关性验证
    2.5 本章小结
第3章 桨型对剪切速率分布影响的实验研究
    3.1 桨型对功耗的影响
    3.2 搅拌桨流场分析
    3.3 搅拌桨剪切性能的评价指标
    3.4 剪切速率分布
    3.5 转速对剪切速率分布的影响
    3.6 本章小结
第4章 流体流变特性和放大对剪切速率分布影响的模拟研究
    4.1 CFD模型验证
    4.2 流体流变特性的影响
        4.2.1 流场
        4.2.2 剪切速率
    4.3 基于等单位体积功耗几何相似放大
    4.4 放大后剪切速率的优化
    4.5 本章小结
第5章 总结和展望
    5.1 结论
    5.2 创新点
    5.3 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(6)固定床框式搅拌釜内流体流动特性的数值计算(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 前言
第2章 文献综述
    2.1 概述
        2.1.1 研究背景
        2.1.2 搅拌釜简介及其研究历史
    2.2 搅拌釜研究进展
        2.2.1 搅拌釜的流体力学实验研究进展
        2.2.2 搅拌釜的数值模拟研究进展
    2.3 数值模拟方法综述
        2.3.1 边界条件法
        2.3.2 动量源法
        2.3.3 内外迭代法
        2.3.4 多重参考系法
        2.3.5 滑移网格法
    2.4 多孔介质在模拟中的应用
        2.4.1 多孔介质的定义
        2.4.2 多孔介质的物理性质
        2.4.3 多孔介质模型的参数
    2.5 CFD简介
        2.5.1 CFD来源背景
        2.5.2 CFD的求解过程
        2.5.3 CFD应用的场合及计算结果的可靠性
    2.6 研究方法及内容
        2.6.1 研究方法
        2.6.2 研究内容
第3章 固定床框式搅拌釜的建模与模型验证
    3.1 模型建立和网格划分
        3.1.1 物理模型
        3.1.2 网格划分
    3.2 控制方程
        3.2.1 基本传递方程
        3.2.2 多孔介质模型
    3.3 模拟方法和参数设置
    3.4 模型验证
        3.4.1 搅拌功率的对比
        3.4.2 模拟与实验数据的对照
    3.5 结果与讨论
        3.5.1 整体速度分布
        3.5.2 床层位置径向速度分布
        3.5.3 湍动能与湍流强度分布
    3.6 本章小结
第4章 固定床框式搅拌釜参数优化
    4.1 搅拌转速(N)对流场的影响
        4.1.1 径向速度分布
        4.1.2 平均径向速度与标准差
        4.1.3 搅拌功率
    4.2 搅拌器离底高度(C)对流场的影响
        4.2.1 径向速度分布
        4.2.2 平均径向速度与标准差
        4.2.3 搅拌功率
    4.3 搅拌桨叶层间距(F)对流场的影响
        4.3.1 径向速度分布
        4.3.2 平均径向速度与标准差
        4.3.3 搅拌功率
    4.4 桨叶组合型式对流场的影响
        4.4.1 径向速度分布
        4.4.2 平均径向速度与标准差
        4.4.3 搅拌功率
    4.5 催化剂床层安装位置对流场的影响
        4.5.1 径向速度分布
        4.5.2 平均径向速度与标准差
        4.5.3 搅拌功率
    4.6 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 本文结论
    5.2 展望
参考文献
致谢

(7)电解二氧化锰生产过程强化与工艺放大规律研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
    1.1 电解二氧化锰生产工艺技术简介
        1.1.1 电解二氧化锰产业现状
        1.1.2 电解二氧化锰主要生产方法
        1.1.3 电解二氧化锰生产工序
        1.1.4 电解二氧化锰产品型号
    1.2 锰矿浸出技术
        1.2.1 菱锰矿浸出方法概述
        1.2.2 软锰矿浸出方法概述
        1.2.3 锰矿浸出过程动力学
    1.3 电解二氧化锰电解技术
        1.3.1 电解流程及电解机理分析
        1.3.2 EMD质量的影响因素
    1.4 电解二氧化锰生产过程强化技术
        1.4.1 “两矿加酸”浸出与除杂强化研究
        1.4.2 “两矿加酸”浸出过程强化模拟研究
        1.4.3 “两矿加酸”浸出放大过程强化研究
        1.4.4 EMD电解过程强化研究
    1.5 研究意义与研究内容
        1.5.1 研究意义
        1.5.2 研究内容
        1.5.3 研究特色与创新性
第二章 软锰矿“两矿加酸”浸出与除杂行为研究
    2.1 引言
    2.2 “两矿加酸”与除杂工艺
    2.3 实验部分
        2.3.1 主要原料及试剂
        2.3.2 主要装置及设备
        2.3.3 主要实验步骤
        2.3.4 主要分析方法
    2.4 “两矿加酸”浸出研究
        2.4.1 桨叶类型对锰浸出率的影响
        2.4.2 温度对锰浸出率的影响
        2.4.3 液固比对锰浸出率的影响
        2.4.4 硫酸浓度对锰浸出率的影响
        2.4.5 硫铁矿与软锰矿质量比对浸出率的影响
        2.4.6 浸出前后XRD物相对比分析
        2.4.7 浸出前后SEM微观结构对比分析
    2.5 刚柔搅拌反应器硫化除杂研究
        2.5.1 硫化剂添加量对镍去除的影响
        2.5.2 硫化剂添加量对钴去除的影响
        2.5.3 硫化剂添加量对镉去除的影响
        2.5.4 硫化剂添加量对锌去除的影响
    2.6 软锰矿-硫铁矿“两矿加酸”浸出搅拌动力学
        2.6.1 浸出动力学模型选择与分析
        2.6.2 表观活化能计算
        2.6.3 宏观动力学方程的建立
    2.7 小结
第三章 “两矿加酸”固液混合过程数值模拟研究
    3.1 引言
    3.2 计算模型
        3.2.1 物理模型及模拟体系
        3.2.2 计算域离散
    3.3 数值模拟方法
        3.3.1 基本控制方程
        3.3.2 流体湍流模型
        3.3.3 曳力模型
        3.3.4 数值模拟方法
    3.4 模拟结果与讨论
        3.4.1 搅拌功耗验证
        3.4.2 局部固含率验证
        3.4.3 流场结构分析
        3.4.4 速度场分布
        3.4.5 湍动能分布
        3.4.6 湍动能耗散分布
        3.4.7 桨叶类型对固体颗粒悬浮状态的影响
        3.4.8 局部固含率分布
    3.5 小结
第四章 “两矿加酸”浸出放大规律研究
    4.1 引言
    4.2 搅拌与变频装置
    4.3 研究目的及关键问题
    4.4 研究方法
        4.4.1 二价锰离子浓度测定
        4.4.2 氢离子浓度测定
        4.4.3 电耗测定
        4.4.4 计算方法
    4.5 刚性桨、刚柔桨和变频刚柔桨反应器内锰矿浸出及除铁研究
        4.5.1 锰矿浸出效果探究
        4.5.2 搅拌功耗研究
    4.6 搅拌反应器装备放大数值模拟计算
        4.6.1 计算模型及计算体系
        4.6.2 网格划分及无关性验证
        4.6.3 结果与讨论
    4.7 小结
第五章 EMD电解过程强化研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验试剂与仪器
        5.2.2 EMD实验装置
        5.2.3 电化学测试方法
        5.2.4 分析与表征
    5.3 EMD电化学振荡行为研究
        5.3.1 EMD电流振荡行为
        5.3.2 电解二氧化锰电流振荡行为引发的非功率电耗
    5.4 Ce(SO_4)_2调控EMD品质规律研究
        5.4.1 Ce(SO_4)_2调控EMD电流振荡行为
        5.4.2 Ce(SO_4)_2对MnO_2形貌及晶形的影响
        5.4.3 Ce(SO_4)_2调控电解二氧化锰电流振荡行为的机理分析
    5.5 EMD生产过程纳米晶微球修饰电极强化技术研究
        5.5.1 纳米珠磨工艺条件的控制及最佳晶微球粒径的确定
        5.5.2 纳米晶微球添加剂配制和投料工艺的控制及工艺参数确定
        5.5.3 电解槽面控制及电解工艺参数确定
        5.5.4 与当前国内外同类技术的比较
    5.6 小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读博士期间主要论文及成果

(8)径流式气波引射器轴功分析(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 天然气开采现状
    1.2 高低压气体间的能量交换技术
        1.2.1 间接式压力能交换技术
        1.2.2 直接式能量交换技术
    1.3 气波压力能交换技术
        1.3.1 国内外发展概况
        1.3.2 数值计算方法的发展
    1.4 径流式旋转机械
        1.4.1 离心效应在径流式透平机械中的应用
        1.4.2 离心效应在气波引射器中的研究概述
    1.5 选题意义与工作重点
        1.5.1 选题意义
        1.5.2 工作重点
2 气波引射原理及内部流动分析
    2.1 三端口气波引射器工作原理及性能评价指标
        2.1.1 气波引射器结构介绍
        2.1.2 单通道内压力波的产生及其特性分析
        2.1.3 气波引射器工作过程及其理想波图
        2.1.4 性能评价指标
    2.2 转子内部整体流场分析
    2.3 基于单通道的热力学分析及速度三角划分
    2.4 基于单通道的流体质点分析
    2.5 本章小结
3 数值计算模型的建立及内部流场的简单分析
    3.1 控制方程的建立与离散格式的选择
        3.1.1 控制方程
        3.1.2 湍流模型
        3.1.3 离散格式及求解器
    3.2 数值模型的建立
        3.2.1 二维整机模型
        3.2.2 网格无关性验证和步长独立性验证
        3.2.3 二维整机模型周期数的确定
        3.2.4 三维整机模型
        3.2.5 三维周期性模型
        3.2.6 三维周期性模型代替三维整机模型的依据
        3.2.7 模型计算方法的验证
    3.3 径流式气波引射器内部流动分析
        3.3.1 转子内部压力分布
        3.3.2 转子内部分界面面规律
        3.3.3 转子内部速度分布
        3.3.4 热力学分析
        3.3.5 流体质点受力分析
    3.4 本章小结
4 径流式气波器轴功与性能数值分析
    4.1 端口匹配对与径流式引射器轴功和性能的影响
        4.1.1 固壁距离的影响
        4.1.2 偏转距离的影响
        4.1.3 低压端口宽度影响
        4.1.4 中压端口宽度影响
    4.2 操作参数对径流式引射器轴功和性能的影响
        4.2.1 压缩比的影响
        4.2.2 膨胀比的影响
        4.2.3 转速的影响
    4.3 结构参数对径流式引射器轴功和性能的影响
        4.3.1 流道渐扩角度的影响
        4.3.2 流道长度的影响
        4.3.3 转子内径的影响
    4.4 流道形式对径流式引射器轴功和性能的影响
        4.4.1 不对心斜渐扩流道倾斜角度的影响
        4.4.2 弯曲流道入口倾角的影响
        4.4.3 弯曲流道曲率的影响
    4.5 径流式引射器与轴流式引射器的综合对比
        4.5.1 径流式引射器三维整机模型的数值计算
        4.5.2 轴流式引射器三维整机模型的数值计算
        4.5.3 径流式气波引射器和轴流式气波引射器效能对比
    4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢

(9)大型侧壁搅拌过程流场分析及搅拌性能研究(论文提纲范文)

中文摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 轴流式搅拌器研究现状
        1.2.2 侧入式搅拌器研究现状
        1.2.3 数值仿真常用方法
    1.3 主要研究内容
2 侧壁搅拌流体仿真的理论基础
    2.1 计算流体力学(CFD)简介
    2.2 计算流体力学理论基础
        2.2.1 计算流体力学(CFD)基本控制方程
        2.2.2 湍流模型
        2.2.2.1 Standard~(k-ε)模型
        2.2.2.2 RNG~(k-ε)模型
        2.2.2.3 Realizable~(k-ε)模型
        2.2.2.4 k-w模型
        2.2.2.5 雷诺应力模型
    2.3 数值模拟求解过程
    2.4 计算流体力学(CFD)在搅拌混合内的应用
    2.5 本章小结
3 侧入式搅拌桨的数值模拟
    3.1 搅拌器计算模型
        3.1.1 几何模型建立
        3.1.2 网格划分
        3.1.3 网格密度对计算结果的影响
        3.1.4 网格无关性验证
    3.2 边界条件与模拟方法求解器设置
    3.3 本章小结
4 搅拌器性能参数对流场的影响
    4.1 搅拌器转速对液相流场的影响
        4.1.1 宏观速度场
        4.1.2 转速对槽内速度场的影响
        4.1.2.1 搅拌转速n对流场的影响
        4.1.2.2 搅拌转速对槽内湍流动能K的影响
        4.1.2.3 槽内流体速度与湍流动能K对流场的影响
    4.2 搅拌器安装倾角对流场的影响
        4.2.1 水平偏角α下的流场
        4.2.1.1 水平偏角α下流型情况
        4.2.1.2 水平偏角α下速度场分布
        4.2.1.3 水平偏角α下湍流动能K分布
        4.2.2 垂直偏角β下的流场
        4.2.2.1 垂直偏角β下流型情况
        4.2.2.2 垂直偏角β下速度场分布
        4.2.2.3 垂直偏角β下湍流动能分布
        4.2.3 水平偏角α与垂直偏角β下的流场
        4.2.3.1 水平偏角α与垂直偏角β下湍流动能分布
        4.2.3.2 水平偏角α与垂直偏角β下速度场分布
    4.3 搅拌器安装高度h对流场的影响
        4.3.1 安装高度h对槽内速度场的影响
        4.3.2 安装高度h对槽内湍流动能K的影响
    4.4 搅拌器数量N对流场的影响
        4.4.1 多桨下罐体内流场分布
        4.4.2 搅拌器数量N对槽内速度场的影响
        4.4.3 搅拌器数量N对槽内湍流动能的影响
    4.5 本章小结
5 搅拌实验与数值模拟
    5.1 实验装置
        5.1.1 实验设备
        5.1.2 实验所需测量与记录仪器
    5.2 实验方法及流程
    5.3 实验与模拟分析结果
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读学位期间研究成果
致谢

(10)重稀土圆筒萃取槽设计研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究课题的背景
    1.2 稀土萃取分离原理概述
    1.3 混合澄清槽的国内外研究现状
        1.3.1 混合澄清槽简述及研究趋势
        1.3.2 混合澄清槽的混合时间测量
    1.4 CFD在混合室研究中的应用
    1.5 课题意义和主要内容
        1.5.1 课题意义
        1.5.2 主要内容
第二章 流体数值计算模型的理论与方法
    2.1 流体力学理论
    2.2 流体计算模型
        2.2.1 湍流模型
        2.2.2 多相流模型
        2.2.3 多重参考系模型
        2.2.4 组分传输模型
第三章 圆筒萃取槽与方形萃取槽内部流场参数对比
    3.1 研究对象描述及相关物质参数
        3.1.1 研究对象描述
        3.1.2 相关物质参数
    3.2 数值模拟过程
        3.2.1 模型的网格划分
        3.2.2 计算域及边界条件的设置
    3.3 两种类型的萃取槽内的流场特性分析
        3.3.1 仿真计算模型的设置
        3.3.2 速度场分析
        3.3.3 湍动能分析
    3.4 两种类型萃取槽内的混合过程模拟分析
        3.4.1 示踪剂的加入与监测
        3.4.2 求解模型设置
        3.4.3 混合时间分析
    3.5 本章小结
第四章 挡板结构对重稀土圆筒萃取槽三维流场的影响
    4.1 研究对象描述
    4.2 萃取槽混合室内有无挡板下的流场特性对比分析
    4.3 不同挡板宽度下的流场特性分析
        4.3.1 速度场分析
        4.3.2 湍动能分析
    4.4 不同挡板宽度下的萃取槽内混合过程分析
        4.4.1 示踪剂的扩散
        4.4.2 混合时间分析
    4.5 不同挡板倾角下的流场特性分析
        4.5.1 速度场分析
        4.5.2 湍动能分析
    4.6 本章小结
第五章 重稀土圆筒萃取槽的设计与其安装调试
    5.1 主要部件的设计
        5.1.1 圆筒式萃取槽的设计
        5.1.2 搅拌桨的设计
    5.2 传动系统
    5.3 稀土萃取中试线的安装与调试
第六章 总结与展望
    6.1 本文主要工作总结与结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果

四、基于流场和结构优化的搅拌桨设计/制造集成技术研究(论文参考文献)

  • [1]材料精确调控热力耦合作用高效制备技术与装备研究[D]. 彭涛. 北京化工大学, 2021
  • [2]桨式搅拌釜结构优化及固-液分散混合性能研究[D]. 杨帆. 淮阴工学院, 2021
  • [3]荞面面鱼成型机设计及物料螺旋输送流场分析[D]. 王莎莎. 哈尔滨商业大学, 2021(12)
  • [4]基于CFD的发酵罐内多相流场特性与发酵性能研究[D]. 姚晨明. 江南大学, 2021(01)
  • [5]桨型和放大对搅拌槽内剪切速率空间分布的影响[D]. 王慧娜. 中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所), 2021
  • [6]固定床框式搅拌釜内流体流动特性的数值计算[D]. 刘钟鸣. 华东理工大学, 2021(08)
  • [7]电解二氧化锰生产过程强化与工艺放大规律研究[D]. 陈奇志. 广西大学, 2021
  • [8]径流式气波引射器轴功分析[D]. 李建. 大连理工大学, 2021(01)
  • [9]大型侧壁搅拌过程流场分析及搅拌性能研究[D]. 殷俊杰. 常州大学, 2021(01)
  • [10]重稀土圆筒萃取槽设计研究[D]. 王高平. 江西理工大学, 2021(01)

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基于流场与结构优化的搅拌叶轮设计/制造集成技术研究
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