六斜叶式搅拌器流场数值模拟
射流搅拌流场的数值模拟分析
射流搅拌流场的数值模拟分析孟凡力;王卫强;王国付;黄雪驰【期刊名称】《北京石油化工学院学报》【年(卷),期】2016(024)002【摘要】喷射搅拌器广泛应用于油品储罐内的调和，喷嘴入射角度和入射速度对搅拌效果有很大影响。
应用计算流体软件并根据标准k ε湍流模型与 SIMPLE算法，采用单因素敏感分析法分别对喷嘴的喷射角度、喷嘴直径及入射速度的射流流场速度分布进行数值模拟分析。
结果表明：喷射距离随直径的增加而加大，随速度的增加而增大，在15~60°的角度范围内，随入射角度的增加先增大后减少；储罐内的速度流场分布随直径的增加先减少后增加，随速度的增加而增加，随入射角度的增加先增加后减少；射流产生的回流范围随直径的增加先减少后增大，随入射速度的增大而增大，随入射角度的增加先增大后减小。
因此，相比于喷嘴直径，入射速度和入射角度对储罐内的搅拌效果和搅拌范围有更大的影响。
【总页数】7页(P50-56)【作者】孟凡力;王卫强;王国付;黄雪驰【作者单位】辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺 113001【正文语种】中文【中图分类】TP6【相关文献】1.不同激励频率的脉冲微射流对圆射流流场扩散掺混的数值模拟和影响分析 [J], 罗静;曾国辉;李丙乾;李健2.全方位旋转射流搅拌器流场数值模拟分析 [J], 王美茹;张铱鈖;蔡业彬3.喷射式浮选机射流搅拌装置流场分析及结构优化 [J], 周伟;朱金波;闵凡飞;冯岸岸;张勇4.基于数值模拟的高压磨料射流喷嘴流场分析及结构优化 [J], 郭子豪; 傅连东5.新型射流振荡减摩阻工具设计及内部流场特性数值模拟分析与实验验证 [J], 田家林; 何虹志; 杨琳; 杨应林; 宫学成; 胡志超; 李居瑞因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于ANSYS workbench六片斜叶圆盘涡轮搅拌器的模态分析
基于ANSYS workbench六片斜叶圆盘涡轮搅拌器的模态分析六片斜叶圆盘涡轮搅拌器是压力容器中重要的工作部件，其转动速度的大小和稳定直接关系到压力容器的工况能否正常运行，结合UG6.0对相应的六片斜叶圆盘涡轮搅拌器进行简化和实体建模。
将简化过的模型导入ANSYS Workbench的模态分析模块，结合相应的预应力分析模块对工况转速条件下的六片斜叶圆盘涡轮搅拌器模态进行分析，分析六片斜叶圆盘涡轮搅拌器的前六阶的模态，通过模态分析得到各阶固有频率和实际工况转速相比较，为研究压力容器的结构优化和振动分析提供了理论基础。
标签：斜叶圆盘涡轮；搅拌轴；ANSYS；模态分析引言六片斜叶圆盘涡轮搅拌因其具有循环性能好，动力消耗低等特点，在石油，化工等行业的应用尤为突出。
六片斜叶圆盘涡轮搅拌器主要工作部件是一具有离心轮状的圆盘，当搅拌轴转动时，物料沿轮状圆盘的轴向由中心孔进入叶轮，在各小叶片作用下而获离心加速度，向转轴中心流窜产生涡流而达到搅拌混的目的.所以，在实际工况的低速旋转中，整个搅拌器的结构刚度受到转速的影响而发生改变。
故对实际工况下的搅拌器子进行模态分析是十分必要的。
1 六片斜叶圆盘涡轮搅拌器的模态分析方法应用模态分析方法确定搅拌器的动态特性包括固有频率表，振型和稳态响应。
利用有限元法求解具有不规则集合搅拌器模态，考虑相应软件中的ANSYS Workbench 的线性模态分析方法，因此结合振动学可知，多自由度无阻尼振动方程为（1）：2 六片斜叶圆盘涡轮搅拌器的模型建立参考实际搅拌器尺寸，采用UG6.0 绘制搅拌器的三维实体模型，为提高后期网格质量和结果分析的准确性。
仅仅选取搅拌器主体模型。
去除倒角，装配凹槽等细节模型。
保留相应的主轴阶梯状结构，为后期施加提供位置标识。
3 六片斜叶圆盘涡轮搅拌器的模态分析参照搅拌器的实际工况可知，搅拌器由两侧的轴承固定约束，轴承有一定的刚度和阻尼。
而在ANSYS Workbench中的模态分析环节，一般选用计算方法的为线性计算方法，即忽略阻尼对搅拌器系统影响，因此对搅拌器系统的轴承处施加圆柱约束，保证搅拌器符合实际工况条件下的约束。
标准搅拌反应器中流场分析
中图分类号
文献标识码
搅拌 是某 些化 学 工业生 产 过程 中非 常重要 的
应 器槽 径 。
工艺环节 ， 目的是强化物料的热交换过程和取 其 得一份 成分 均 匀 的混 合 物。计 算 流 体 动 力 学 （Ｆ ） Ｃ Ｄ …是在计算机上求解描述流体运动 、 传热 和传质的偏微分方程组 ， 并且对上述现象进行过
图像和速度 曲线 的变化趋 势和 平缓 程度 ， 出六平 叶圆盘涡轮在 转速 ３ ０／ ｎ 槽 径 ２ ０ ｍ 时的搅拌效 得 ０ ｒｍｉ、 ．０
果 较 为 理 想 的结 论 。
关键词
标准搅拌反应 器
Ｔ ０２５ Ｑ ５ ．
流场
有限元分析
Ａ 文章编号 ０ ５ －０４ ２ １ ） ２ １３０ ２ ４６ ９ （０ ０ ０ － ７ －３ ０
５ ％ 、０ ； 应 器 槽 径 为 ０ １ 、 ． ０ ０ ５ ０ ６％ 反 ． ５ ０ ３ 、 ． ０、
１０ １５ ２ ０ ｍ； 应 器 槽 高 Ｈ Ｔ为 １ Ｏ 、 ．０、．０、 ． ０ 反 ／ ． ０
１ ２ １ ０ ．７ ２ ０ ．２ ２ ０ ． ５ ．５ １ ５ ．０ ２ ５、 ．５ ２．７ ３ ０、 ５ ．０
拌槽中心移动 ，， 方 向的速度都在减小 ， ｘｙ 这就形 成在涡轮周 围一 圈速度减小区， 此处 的混合程度 会 减 弱 。另 外 ， Ｙ方 向 的速 度 大 小 相差 很 大 ： 、
方 向的速度 变 化 缓 慢 ， 向 的 速度 变 化 非 常激 Ｙ方 烈 。通 过对 几组 数 据 的 对 比分 析 得 出 ： 平 叶 圆 六 盘 涡轮 在转 速 ＝ ０ ｒｍｉ、 径 Ｔ＝ ．０ 时 的 ３０／ ｎ 槽 ２０ ｍ 搅 拌效 果相 对理 想 。
搅拌器内部二维流场数值模拟
１ 控 制 方 程
在定 常条 件 下 ， 搅 拌 流 场 的不 可压 缩 流 动 可
用 以 下 方 程 组 描 述
桨式搅 拌 器 、 六 叶桨 式 搅 拌 器 、 八 叶桨式搅拌器 ， 浆 片都是 直列 式 ， 以研 究 桨 叶数 对 搅 拌 器 的影 响．
搅 拌 桶 的半 径 Ｒ一４ ０ ｃ ｍ， 坐 标 系 原点 位 于搅 拌 叶 轮 中心 ， 基 于 旋转 的速 度 和工 质 水 ， 可 以确 定 搅拌 器 内部流 动 为湍流 ． 以 四叶 桨式 搅 拌 器 为 例 ， 如 图
（ ３ ） 湍动 能方程 ：
一
各 个 领 域 中都 有 应 用 ］ ． 搅 拌 作 是 工 业 过 程 的基
０ ［ （ ｕ ＋ ） 差 ］ 一 ｓ
０ ［ （ ） 轰］ 一
！ ： ！ ： 二 丝： ！ ：
础 环节 ， 提 高搅拌 效率 意 义 重 大 ， 高 效混 合 流 体 是 搅 拌 器 的 最 终 目 的Ｉ ． 计算 流体动力学 （ 简 称
＋ ａ（ ｐ ｗ）
．
（ １ ） 连 续性 方 程 ：
ａ Ｐ ＋
一
＋
ｏｘ 。 Ｏｙ
一 ｆ １
ａｔ ’
。
０ｚ
１所 示 ．
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ Ｏ １ ２ ２
作者简 介： 徐建民（ １ ９ ６ ５） ， 男， 湖北武汉人 ， 教授 ， 硕士． 研究方向 ： 高效 换 热器 的研 究 与 开 发
Ｃ Ｆ Ｄ） 技 术 具 有 初 步 性 能 预测 、 内部 流 动 预 测 、 数 值 试验 和流 动诊 断 等 作 用． Ｆ Ｉ ＵＥ 湍动 能耗 散率 方程 ：
桨叶式搅拌槽内部流场数值模拟及PIV试验
籼
桨 叶 式 搅 拌 槽 内部 流 场 数 值 模 拟 及 ＰＶ试验 Ｉ
王春 林 ，吕亚云 ，史亚婷 ，丁 剑 ， 李长 军
（ Ｊ 久学 能 源 动 力 Ｊ 学 院 ，江 镇 江 ２ ２ １ ｝苏 ： ： ｌ０３）
摘
要 ：对搅 拌槽 内的混合 过程进 行 了三 维数 值模 拟 ， 用 多重 参考 系法 （ Ｆ 以及 标 准 ｋ一 采 ＭＲ ）
模型 ， 分析 了搅拌 槽 内液体 的流动 情 况． 了了解采 用 的 叶轮模 型能 否 有 效地 搅拌 液 体 ， 析 了 为 分
搅拌槽 内垂直 面和 水平 面的速 度 分布情 况． 用 ＰＶ技 术 对搅 拌 槽 内的真 实流动 情 况进 行 了研 运 Ｉ 究和探 讨 ． 通过 比较 搅拌槽 液 面 、 叶轮排 放 区、 叶轮 流入 区以及 槽底 的速 度 分布 与数值 模 拟 速度 分布之 间的差异 ， 现数值 模 拟和试 验 所反 映 的轴 向速 度 增减趋 势相 同， 最大速度 点 的差 别有 发 但
双层组合桨中心及偏心搅拌三维流场的数值模拟
层桨 和多层桨 体系 的混合时 间。Ａｌａｅ 等采 用 ｖ ｒｚ” 非对 称周 期性 的三桨 叶叶轮对 层流流场 实现搅 动 ， 激 光诱 发 荧光 实验 和 直接 数值 模拟 结 果表 明可 以
坐标 系下 ，采 用ｋ 湍流 模型模 拟 了两个 时 间瞬问 －ｅ
中 图 分 类 号 ：Ｔ ７ Ｈ１ ３ 文 献标 识 码 ：Ａ ＤＯＩ １ ．９ ９ ． ｓ ．０ ７７ １ ２ １ ．４０ ５ ： ０３ ６ ￣ｉ ｎ１ ０ —９ Ｘ．０ ００ ．０ ｓ
０ 引言
搅拌槽 作为过程 工业 的基 础操作 单元 ， 被广 泛 应用 于化学 工业 、石 油化工 行业 、生物 工程 、制 药
六直 叶涡轮搅 拌槽 内流体流动 状态 ， 预测速度 数 且 值 明显优 于 “ 黑箱” 模拟 方法 。周 国忠等 利用 ｋ 模型计 算假 塑性流体 羧 甲基 纤维素钠 水溶液 在 －ｅ
搅拌 槽 内的三 维流 动场 ，并与 粒子成像 测速 （ａ－ Ｐｒ ｔ ｌ Ｉ ｇ ｅｏ ｉ ｔ ， Ｉ 法 测得 的试 验结果 进 ｉ ｅ ｍａ ｅ ｌｃ ｃ Ｖ ｍｅｒ ＰＶ） ｙ
第３ ４卷 第 ４期
２１ ０ ０年 ７月
燕 山 大学 学 报
Ｊ ｕｒ ｌｏｆ ｎｓ ａ ｎｖｅ ｓｔ ｏ ｎａ Ｙａ ｈ ｎ Ｕ ｉ ｒ ｉ ｙ
ＶＯ１ ４ ．３ Ｎ Ｏ．４ Ｊ ｙ ２０１ ｕｌ ０
文章编号 ：１ ０ －９ Ｘ （０ ０ ４ ０ ０ —６ ０ ７７ １ ２ １ ）０ －３ ７０
改善层 流状态 下的搅拌槽 的混合 效果 。 ｒｎｉ ｅ Ｆａｊ ｎ “ ｏ
等通 过 对方 腔流 进 行分 析 提 出 了规 则 区产 生 的原
错位六弯叶桨搅拌假塑性流体流场特性数值模拟
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈ ｅ ｆ ｌ ｏ ｗ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｓ ｔ ｉ ｒ ｒ ｅ ｄ ｂ ｙ ｉ ｍｐ ｅ ｌ ｌ ｅ ｒ ｏ ｆ ｐ ｅ ｒ ｔ ｕ ｒ ｂ ｅ ｄ ｓ ｉ ｘ － ｂ ｅ ｎ ｔ — ｂ ｌ ａ ｄ ｅ ｄ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ （ ６ Ｐ ＢＴ）ａ ｎ ｄ ｓ ｉ ｘ —
除混合 隔 离区 ， 提 高混合 效率 ； 错位 桨在 径 向速度 和 轴 向速 度 分 布 方 面均 优 于 六 弯叶 桨 ， 其速 度峰 值 明显提 高 ， 搅 动 范围也 显著 增 大 ， 体现 出 了错位 六 弯叶 桨 的优 势 ， 是一 种值得 推 广 的搅拌 器形 式 。
关 键 词 ：错位六弯叶桨 ；假塑性流体 ；流场特性 ；数值模 拟
ＬＵＡＮ Ｘｉ ａ ｏ － ｋｕ ｎ ， ＺＨ ＥＮ Ｇ Ｓｈ ｅ ｎ— ｘ ｉ ａ ｏ 。， ＺＨＡ ＮＧ Ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ － ｆ ｅ ｎ ｇ ， ＬＵＡ Ｎ Ｄｅ － ｙ ｕ
（ １ ． Ｑｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ Ｎｏ ． ５ ８ Ｈｉ ｇ ｈ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ １ ， Ｑｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ ２ ６ ６ １ ０ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｑｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ， Ｑｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ ２ ６ ６ ０ ６ １， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
不同转速下搅拌器混合效果数值模拟
的高径比例 ，一般工况下取值为 ｌ ～ １ ． ３ 。最 高可达到
６ Ｅ有 。
１ 一 搅 拌罐 ；２ 一 马达机 架 ；３ － 搅 拌轴
４ 一 上浆 叶 ；５ 一 下 桨叶 图１ 搅 拌 器结 构 示 意图
（ ２） 搅 拌 器桨 叶 与罐 底 之间 的距 离 。通 过探 究 这
两者 之 问 的距 离 讨 论其 对 搅拌 器 内流 场规 律 的 影 响 ，根 据 不 同的 工 作情 况 ，分 析探 究 不 同 的间 距可 以优 选 出缩 短 搅 拌 时 间 ， 同时还 可 以提 高混 浆 效 率 。通 过 查 阅文 献 ．针对 不 同的 工 况 条件 ，曲面 罐底 和 Ｖ 型罐 底 ，它 们 之 间最小 的 距 离为 为《 ） ． １ ６ ７ Ｄ和（ ｝ ． ２ ５ Ｄ 。 搅拌 器 内影 响 水泥 浆 混 合效 果 的 因 素有 很 多 ，主 要 有 ：① 搅 拌 器 内流 场 的 流动 规 律 ； ② 桨 叶 的 叶型 、以 及安 装 位 置 以及 搅 拌 轴的 转 速 ；③ 固 相 水泥 颗粒 的 直径 的 大 小 、形 状 ； ④ 液 相 的 密度 与 粘 度 ；⑤ 固 体 颗粒 所 占的体 积 分 数 。通 过 分 析搅 拌 罐 内 流体 流 动 规律 ，主 要探 究转 速对 搅 拌罐 内水泥 浆 混合 效 率的 影 响 ，从而 来 提高 搅拌 罐 的混 紫 性能 。
３ ６ 南 Ｉ Ｉ ：
２ ０ １ ７ 年・ 第１ ０ 期
搅拌 罐 内液一固两相 混合 搅拌 是为 了使 固相颗 粒能够离开底部 比较均 匀的悬浮于流
场 内部 ，从 而促 进液相 与 固相之 间的接触 ，最终达 到均匀 混合的 目的。通过对 罐 内流 场进行 建模后 ，把流场 网格模 型导／ ￣Ｆ Ｌ Ｕ Ｅ Ｎ Ｔ 软件 中进 行数值模 拟仿真 ，探 究流场 内流 体 的运 动规律 与混合情 况 ，针 对转速对搅拌 罐 内混合效果 的影响进行 数值计算 ，最终
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大学Zhengzhou UniversityCae课程论文六斜叶式搅拌器流场数值模拟Numerical Simulation of Shell-side Fluid-flow in the Six pitched blade stirrer专业班级：过程装备与控制工程3班作者：郝苒杏作者学号：20090360310完成时间：2012年12月16日目录摘要 (1)Abstract (1)1、背景与意义 (1)2、研究现状 (2)3、数学物理模型 (2)3.1基本控制方程 (2)3.2湍流模型介绍 (3)4、六斜叶搅拌器fluent数值模拟 (3)4.1搅拌器结构 (3)4.2几何建模 (4)4.3网格划分 (4)4.4模型求解设置 (5)4.5边界条件设置 (6)4.6残差设置 (7)4.7初始化并且迭代求解 (8)5结果分析 (8)5.1网格独立性考核 (8)5.2搅拌器流场速度矢量分析 (9)5.3搅拌器压力场分析 (10)6结论 (11)7参考文献 (11)六斜叶式搅拌器流场数值模拟摘要本文以常规六斜叶搅拌器设备为研究对象，采用数值模拟的方法，研究了搅拌器搅拌釜的流场特性的分布规律。
研究结果表明:六斜叶搅拌器流动呈现为一个位于搅拌叶片外侧的大漩涡和一个位于叶片下方的小漩涡，两个漩涡之间存在流体和能量的交换，在六斜叶搅拌器中，桨叶区湍动能较大，能量耗散率高。
将CFD技术应用于搅拌器搅拌流场的分析，基于Naives-Stokes方程和标准k－e 紊流模型，求解搅拌器的湍流场，数值模拟的结果对搅拌器水力优化设计具有指导意义。
AbstractIn this paper, numerical simulation is eateries out to study the flow fields in three stirred tanks such as the general Pitched blade turbines(PDT)，the standard RUSHTON，and a stirred equipment with special usage. The results show that there is a large-scale vortex in the outer of the blade and a small vortex below the blade. The ruction stirred is vary little flow exchange between the vortices. The region of the stirred bale has a relative large turbulence and high turbulence dissipation rate. Stirrer CFD technology is applied to the analysis of the flow field, which is based on the Naives-Stokes equations and the standard k-e turbulence model and to solve agitator turbulence field. The numerical simulation results of the agitator is helpful to guide the design of its hydraulic optimization.1、背景与意义搅拌与混合是应用最广泛的过程操作之一，搅拌设备也大量应用于化工、轻工、医药、食品、造纸、冶金、生物、废水处理等行业中。
由于相际接触面积大、传热传质效率高、操作稳定、结构简单、制造方便等优点，使得搅拌设备既可以当做反应器应用于很多场合，例如在合成橡胶，合成纤维和合成塑料这三大合成材料的生产中，搅拌设备作为反应器的约占反应器总数的85%一90%。
同时也有大量的搅拌设备并不是仅用在化学反应中应用物料的混合、传热、传质以及制备乳液、悬浮液等。
在很多化工过程中，例如水煤浆和原油的输送是煤化工，石油化的重要特征，这种高浓度的液体输送前需要有相应的搅拌过程来防止进行前可能的沉淀。
在发酵工业中，搅拌操作同样占有非常重要的地位。
发酵工业涉及到很多有氧呼吸的微生物，同时氧气在发酵液中的溶解度一般都很低。
为了保证微生物基本代活动所需要的氧气，氧气的迅速有效的供给尤为重要。
有氧发酵过程中所涉及到的搅拌操作主要是气液传质和分散。
此外，(l)发酵过程中一般都伴随有中间补给，搅拌操作可以使补给原料和基料迅速混合，避免了局部的浓度过高。
(2)微生物的代活动和搅拌过程都能产生大量的热，这些可以通过搅拌来强化传热从而使搅拌釜的物料温度保持均匀。
(3)可以使发酵液中的菌体和固体基质均匀的悬浮。
在实现混合操作的过程中，转轮的搅拌推流形式起着很重要的作用。
不同的转轮造成的搅拌推流效果差别很大，而不同的生产过程有不同的搅拌推流目的。
本文将CFD软件应用于搅拌器的搅拌流场分析，对以后的设计和分析具有指导性的意义。
2、研究现状流体混合问题实验研究方法始于十九世纪八十年代，1883年Reynolds 在水平放置的玻璃管加入染色剂，然后观察试管流体的流动揭示了层流和湍流的存在。
经过一个世纪的实验研究和理论探索，现在的流体混合技术已进去了告诉发展的时期。
到这个世纪五，六十年代流场宏观特征的测量已经普遍得到应用。
近年来，随着石油，化工等领域的快速发展，通过流场部流动的了解来优化设计的要求越来越迫切。
在计算机技术、数字技术、激光技术、图形处理技术这些相关技术快速发展的带动下，测量技术也不断更新，对流场部细节的描述也变成了研究的重点。
搅拌混合技术在20世纪中期得到了迅速发展，研究的主要问题是常规搅拌器在不同粘度的牛顿和非牛顿单相体系，固体颗粒以及小气泡在液体中混合的非均相体系中搅拌器的功率、混合时间、均匀程度等宏观特征进行试验研究。
并积累了大量的设计经验和评估体系。
但是目前将试验中的搅拌装置直接用于工厂生产中的批量或者大规模工业生产还有难度。
对于试验设备的直接放大仍然是十分危险和毫无把握的事情。
很多情况下还是采用传统的一级逐渐放大的方法，但这种方法不仅设计周期相当长，另外也会耗费大量的人力和物力。
据有关部门统计，仅仅在美国一个国家，每年因为搅拌器设计的不合理而导致的经济损失就高达几十亿美元。
另外，随着新型材料和新的搅拌技术方法源源不断的出现，对传统的搅拌设备和研究方法也带来了新的挑战。
常规的搅拌器显然已经无法满足现代工业高效率，低消耗，环境无污染等要求，而传统的搅拌器的设计方法也面临着一系列的问题。
是否能准确的描述和模拟高粘度非牛顿流体、复杂的多相流、多相藕合、各种化学反应己经成为当今极为迫切需要解决的问题。
只有从根本上有效的解决这些问题才能使搅拌器的研究设计达到一个新的高度。
近年来，光学、图像信息处理、数值计算以及计算机等领域的飞速发展使上述问题的解决成为可能。
20世纪末期激光多普勒测速仪和粒子成像测速仪等的出现，以及计算流体力学的发展使得精确测量流场结构的细节成为可能。
这些细致分析使人们读搅拌设备部的流体特性了解更加深刻，这些使得过程装备的安全和优化设计成为现实，同时也提高了计算效率和降低了失败的风险，并达到提高反应产率的目的。
在这种工业上的需要和科学技术的发展双重背景下面，使得搅拌混合技术迈进了一个全新的发展阶段。
3、数学物理模型数值模拟结果的可靠性取决于物理模型及其依靠数学手段描述现实问题的数学模型的准确性。
对管壳式换热器进行有效的数值模拟，建立准确可信的物理和数学模型是其关键。
3.1基本控制方程体流动与传热要受到物理守恒定律的支配，基本的守恒定律包括:质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律。
如果流动处于湍流状态，系统亦要遵守附加的湍流方程，控制方程是这些守恒定律的数学描述。
质量守恒方程(连续性方程)：()()()0u v w t x y zρρρρ∂∂∂∂+++=∂∂∂∂ （1） 动量守恒方程：⎰⎰⎰⎰-=+∂∂τττρρτρA A n dA n p d f dA v V d t V )( （2）能量方程：T p S gradT c k div )T U (div t )T (+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=+∂∂ρρ （3）在本文中由于不牵涉热量交换，所以不用能量方程。
3.2湍流模型介绍k-ε模型是fluent 提供的一种湍流模型，它把涡粘系数和湍动能及湍动能耗散联系在一起，湍动粘度模型为：ερμμ2k C t = （4） μC 是常量。
在模型中，表示湍动耗散率的ε被定义为：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=k j k i x u x u ''ρμε （5） 在标准k-ε模型中，k 和ε是两个基本未知量，与之相对应的输运方程为：()()()()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+-++∂∂+∂∂=∂∂+∂∂+--++∂∂+∂∂=∂∂+∂∂εεεεεερεεσμμρερερεσμμρρS k C G C G k C x x x u t S Y G G x k x x ku k t B K j t j i i K M b K j k t j i i 2231)(])[(])[((6) 其中，K G 是由于平均速度梯度引起的湍动能k 的产生项，B G 是由于浮力引起的湍动能k 的产生项，M Y 代表可压湍流中脉动扩的贡献，ε1C 、ε2C 和ε3C 为经验常数，k σ和εσ是k 方程和ε方程的湍流Prandtl 数，k S 和εS 是用户自定义的源项。
在本文中，常数取以下值： 09.0=μC 、44.11=εC 、92.12=εC 、0.1=k σ、3.1=εσ。
4、六斜叶搅拌器fluent 数值模拟4.1搅拌器结构六叶型搅拌桨叶片真实形状如图4-1所示。
图4-1 搅拌器桨叶片模型图4-2 搅拌器整体结构4.2几何建模模拟所用搅拌槽体为平底圆柱体，槽体直径T=300mm，液面高度H=300mm，采用六斜叶搅拌桨，直径D=T/3，也叶片倾斜角为45度，其中心线距底面距离为T/3，工作介质为水，搅拌器转速为3.53rev/s，搅拌器主要尺寸如图4-3所示。
图4-3 搅拌器主要几何尺寸4.3网格划分通过GAMBIT生成计算网格。
GAMBIT是目前CFD分析中最好的前置处理器之一，它包含功能强大的几何建模能力以及先进的网格划分工具，可以划分出包含边界层等有特殊要求的高质量的网格。
GAMBIT可以生成并处理结构化网格或者非结构化网格，主要包括的二维网格有三角形和四边形网格，三维网格有四面体、六面体、楔形和金字塔形网格。