流体力学学习总结搅拌
第三章液体的搅拌
强化湍动的措施：
湍动强弱可通过搅拌器产生的压头 H 大小反映。压头必定全部 消耗于循环回路的阻力损失中，阻力损失越大，说明旋涡运动 越剧烈，内部剪应力越大，湍动程度越高。提高液流的湍动程 度与增加循环回路的阻力损失是相同的作用。
① 提高搅拌器的转速：压头 H 与 u2 成正比。 ② 阻止液体的圆周运动： ◆ 内装挡板（图3-5）：生成漩涡，防止液面凹陷。 ◆ 破坏循环回路的对称性（偏心、倾斜安装） （图3-6）：增
旋桨式 为代表
特点：流量大、压头低；液体作轴向和切向运动 搅拌器：旋桨式、折叶桨式、螺带式
涡轮式 为代表
工作原理：去壳离心泵 特点：流量小、压头高；液体作径向和切向运动 搅拌器：平直叶桨式
其它： 气流搅拌、静态混合 管路机械混合、射流混合
轴流泵工作原理： 轴流泵的工作是以空气动力学中机翼的升力理论为基础的。 其叶片截面与机翼的形状相似，称之为翼型。根据流体力 学知识，我们知道当流体流过流线型翼型时，会在翼型的首 段处分成两股流，它们分别经过翼型的上表面（即轴流泵叶 片工作面）和下表面（轴流泵叶片背面），由于沿翼型下表 面的流程要比上表面流程长一些，会造成翼型下面流速大、 压力小，上面流速小、压力大，因此流体将对翼型有一个由 上向下的作用力，同样，翼型对于流体也将产生一个反作用。
加旋转运动阻力，增强湍动，消除液面凹陷。 ◆ 安装导流筒（图3-7）：控制流向，消除短路现象和死区。
2、功率曲线P107
（几1何）因 搅特拌素征功尺率寸 的d 影；响Dd1因；；素2dh；；dl3；；dB4 无；b因次对比变量
物理因素 （ n 转速）
P f 、、n、d、b、1、2
五、搅拌功率
1、搅拌器的混合效果与功率消耗
流体力学知识点总结
流体力学知识点总结流体力学是一门研究流体（包括液体和气体）运动规律以及流体与固体之间相互作用的学科。
它在工程、物理、化学、生物等多个领域都有着广泛的应用。
以下是对流体力学一些重要知识点的总结。
一、流体的物理性质1、密度流体的密度是指单位体积流体的质量。
对于液体，其密度通常较为稳定；而气体的密度则会随着压力和温度的变化而显著改变。
2、黏性黏性是流体内部阻碍其相对流动的一种特性。
黏性的大小用黏度来衡量。
牛顿流体遵循牛顿黏性定律，其黏度为常数；非牛顿流体的黏度则随流动条件而变化。
3、压缩性压缩性表示流体在压力作用下体积缩小的性质。
液体的压缩性通常很小，在大多数情况下可以忽略不计；气体的压缩性则较为显著。
二、流体静力学1、压力压力是指流体作用于单位面积上的力。
在静止流体中，压力的大小只与深度和流体的密度有关，遵循静压力基本方程。
2、帕斯卡定律加在密闭液体任一部分的压强，必然按其原来的大小，由液体向各个方向传递。
3、浮力物体在流体中受到的浮力等于排开流体的重量。
三、流体运动学1、流线与迹线流线是在某一瞬时，流场中一系列假想的曲线，曲线上每一点的切线方向都与该点的流速方向相同。
迹线则是某一流体质点在一段时间内运动的轨迹。
2、流量与流速流量是单位时间内通过某一截面的流体体积，流速是流体在单位时间内通过的距离。
四、流体动力学1、连续性方程连续性方程表明，在定常流动中，通过流管各截面的质量流量相等。
2、伯努利方程伯努利方程描述了理想流体在沿流线运动时，压力、速度和高度之间的关系。
其表达式为：＼＼frac{p}｛＼rho} ＋＼frac{1}｛2}v^2 ＋ gh ＝＼text{常数}＼其中，＼（p\）为压力，＼（＼rho\）为流体密度，＼（v\）为流速，＼（g\）为重力加速度，＼（h\）为高度。
3、动量方程动量方程用于研究流体与固体之间的相互作用力。
五、黏性流体的流动1、层流与湍流层流是一种流体质点作有规则、分层的流动；湍流则是流体质点的运动杂乱无章。
第六章搅拌
混合机理
(1) 分子扩散：在分子尺度的空间内进行； (2) 湍流扩散：由旋涡分裂运动引起，在涡旋尺度(微团)空间
内进行。 (3) 主体对流扩散：包括一切不属于分子运动或涡旋运动所引
起的扩散过程。在大液团空间内进行。
总体流动将液体分割成大尺度液团 (大尺度混合)；大尺度液 团在涡旋作用下变形破裂成微团 (微团间混合)；涡旋的变形 破裂增加和更新了液团高低浓度区域之间的接触表面，促进 了分子扩散。 要达到微团的最终消失，即分子尺度上的完全均匀混合，只 有依靠分子扩散。
常见搅拌器类型
桨式
通用尺寸及叶片端部速度： d/B=4-10 Z=2 1.5~3 m/s
锚式和框式 通用尺寸及叶片端部速度： B/d=1/12 d＇/d=0.05-0.08 d＇=25-50 mm d＇为搅拌器外缘与釜内壁距离 0.5-1.5 m/s
常见搅拌器类型 涡轮式
(1) 圆盘平直叶 (2) 圆盘弯叶 (3) 开启平直叶 (4) 开启弯叶
D d
2
1
泵出流量准数 NQ=Q/nd3 循环流量准数 NQ’=Q’/nd3
湍流区：NQ 与 Re 无关，为一常数
叶轮对单位重量液体所作的功即压头 H。 H 与速度 u 的平方成正比，即 u nd
Q nd 3 H n2d 2
搅拌槽内叶轮的泵出流量、压头及功率
搅拌器本质上是一个泵，任何叶轮提供的功率 都会产生泵送流量及压头，其功率可表示为：
解决方法：在槽内安装档板。 过多的档板将减少总体流动， 并把混合局限在局部区域内， 导致不良的混合性能。
档板、导流筒 (Baffle and draft tube)
解决方法：对小容器，搅拌器偏 心或偏心倾斜安装可破坏循环回 路的对称性。
(完整版)流体力学知识点总结汇总
流体力学知识点总结 第一章 绪论1 液体和气体统称为流体，流体的基本特性是具有流动性，只要剪应力存在流动就持续进行，流体在静止时不能承受剪应力。
2 流体连续介质假设：把流体当做是由密集质点构成的，内部无空隙的连续体来研究。
3 流体力学的研究方法：理论、数值、实验。
4 作用于流体上面的力（1）表面力：通过直接接触，作用于所取流体表面的力。
作用于A 上的平均压应力作用于A 上的平均剪应力应力法向应力切向应力（2）质量力：作用在所取流体体积内每个质点上的力，力的大小与流体的质量成比例。
（常见的质量力：重力、惯性力、非惯性力、离心力）单位为5 流体的主要物理性质 （1） 惯性：物体保持原有运动状态的性质。
质量越大，惯性越大，运动状态越难改变。
常见的密度（在一个标准大气压下）： 4℃时的水20℃时的空气（2） 粘性ΔFΔPΔTAΔAVτ法向应力周围流体作用的表面力切向应力A P p ∆∆=A T ∆∆=τAF A ∆∆=→∆lim 0δAPp A A ∆∆=→∆lim 0为A 点压应力，即A 点的压强 ATA ∆∆=→∆lim 0τ 为A 点的剪应力应力的单位是帕斯卡（pa ），1pa=1N/㎡，表面力具有传递性。
B Ff m =2m s 3/1000mkg =ρ3/2.1mkg =ρ牛顿内摩擦定律： 流体运动时，相邻流层间所产生的切应力与剪切变形的速率成正比。
即以应力表示τ—粘性切应力，是单位面积上的内摩擦力。
由图可知—— 速度梯度，剪切应变率（剪切变形速度） 粘度μ是比例系数，称为动力黏度，单位“pa ·s ”。
动力黏度是流体黏性大小的度量，μ值越大，流体越粘，流动性越差。
运动粘度 单位：m2/s 同加速度的单位说明：1）气体的粘度不受压强影响，液体的粘度受压强影响也很小。
2）液体 T ↑ μ↓ 气体 T ↑ μ↑ 无黏性流体无粘性流体，是指无粘性即μ=0的液体。
无粘性液体实际上是不存在的，它只是一种对物性简化的力学模型。
cfd 旋转搅拌 动量方程
cfd 旋转搅拌动量方程CFD (Computational Fluid Dynamics，计算流体力学) 旋转搅拌动量方程引言：旋转搅拌是一种常见的工业搅拌过程，在化工、食品、制药等领域广泛应用。
研究该过程中的流体流动行为对于优化设备性能和提高产品质量非常重要。
在计算流体力学模拟中，动量方程是描述流场运动的基本方程之一。
本文将重点介绍CFD模拟中旋转搅拌动量方程的建立和求解。
旋转搅拌的基本原理：在旋转搅拌过程中，搅拌器通过旋转运动将液体进行搅拌混合。
在传统的CFD模拟中，通常采用雷诺平均N-S方程来描述流体流动。
在其基础上，引入涡粘模型和k-ε模型，考虑湍流效应，提高计算精度。
旋转搅拌动量方程的建立：在旋转搅拌中，液体受到搅拌器的强迫搅拌力和涡粘力的作用，其动量方程可以写成如下形式：∂(ρu)/∂t + ∂(ρuv)/∂x + ∂(ρuw)/∂y + ∂(ρuz)/∂z = -∂p/∂x + ∂(τxx)/∂x + ∂(τxy)/∂y + ∂(τxz)/∂z + ρgx +Fx∂(ρv)/∂t + ∂(ρuv)/∂x + ∂(ρvv)/∂y + ∂(ρvz)/∂z = -∂p/∂y + ∂(τyx)/∂x + ∂(τyy)/∂y + ∂(τyz)/∂z + ρgy + Fy ∂(ρw)/∂t + ∂(ρuw)/∂x + ∂(ρvw)/∂y + ∂(ρww)/∂z = -∂p/∂z + ∂(τzx)/∂x + ∂(τzy)/∂y + ∂(τzz)/∂z + ρgz + Fz其中，ρ为流体密度，u、v、w 分别为流体在 x、y、z 方向的速度分量，t为时间，p为压强，τ为黏性应力张量，g为重力加速度，F为外部力源的项。
动量方程的求解：在CFD模拟中，动量方程的求解通常采用数值方法，如有限差分法、有限体积法或有限元法。
其中，有限差分法是最常用的方法之一。
数值求解的关键在于将偏导数离散化为差分形式，并采用迭代算法求解离散后的方程组。
计算流体力学用于搅拌器流场研究及结构设计
-
9p 9r
+
d iv
Sr
-
SHH r
+
F
r
( 2)
9 9t
(
Qu
H
)
+
d iv(
QuuH ) +
Qur uH = r
作者简介: 郭武辉 ( 1983) ) , 男, 硕士研 究生, 研究 方向为 高效 搅拌 设备, E-m ai:l guowuhu i_512@ 163. com; 潘家 祯, 通 讯联系 人, E-ma i:l jzpan@ ecust. edu. cn。
图 1 监测点所在位置示意图 Fig. 1 Posit ion s of d ifferent m on itor sensors
图 2 同轴搅拌桨结构示意图 F ig. 2 S tructu re of th e coaxial agitators
搅拌介质: 密度为 1 001 kg /m3, 黏度为 0. 002 5 Pa# s。内外桨转速 ( 81. 25 /0, 81. 25 / - 8) r/m in , ( 113. 75 /0, 113. 75 / - 13) r /m in, 其中斜杠 前的数 代表内桨的转速, 从搅拌器液面向桶底看时, 内桨逆 时针旋转时为正; 斜杠后面的为外桨的转速, 负号代 表外桨转向与内桨相反。通过计算得到在这 4种模 式下搅拌器都处于湍流状态。 2. 2 搅拌器网格划分
1. 2 混合时间模拟方法
混合时间模拟是通过向求解模型中加入对流场
无影响的用户标量来模拟示踪剂的浓度, 求解瞬态 标量输运方程。所加入的用户标量输运方程如下:
2 现有搅拌器的数值模拟 2. 1 搅拌器的基本结构形式
搅拌流化床干燥器流体力学性能研究
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｕ ｄ ｍ ｅ ｈ ｎ ｃ ｎ ａ ｉａ ｉ ｎ ｆｕ ｄ ｚ ｄ ｂ ｄ ｄ ｙ ｒ ｔ ｄ ｆ ｆ ｉ ｃ ａ ｉ ｓ ｉ ｇ ｔ ｔｏ ｉ ｉ ｅ － ｅ ｒ ｅ ｌ ｌ
径 １０ｍ 高 ６０ｍ ８ ｍ， ０ ｍ的不锈钢 圆筒 ， 下部为高 １０ ７ ｍ 锥度 ２。 ｍ， ３ 的锥 形床 ， 锥形 床底 部直 径 １０ｍｍ， １ 顶 部直 径 １０ ｍ ８ ｍ。立 式搅拌 轴上 安装 一水平 叶片 ， 长 度 １ ６ｍ 厚 度 ２ｍｍ， 度 ２ ０ ｍ， 宽 ０ｍｍ， 片 上对 称 于 叶 立 式搅拌 轴分 布 ４个直 径为 ４ｍｍ 的立 柱 。气体 分 布 板厚 ２ｍ 直径 １０ｍｍ， 有 １ｍ ｍ， １ 开 ｍ的孔 ， 开孔 率 为 ３ ， 体分 布板上 铺有 一 层 ２０ 目丝 网 ， 防止 ％ 气 ０ 以 小 颗粒 落人 进风室 中。
于 才 渊 ，张 玉 ， 张 引
１６ １ ） １０ ２ （ 连 理 工 大 学 化 工学 院 ，辽 宁 大 连 大
摘 要： 分析对 比了搅拌流化床和普通流化床的流体 力学特性 ， 究 了搅 拌转速 ， 研 物料 直径 ， 料密度 和床载量对 搅 物 拌 流化 床床层压降和临界 流化速度的影 响 ， 提出了临界流化速度的准数关 联式 ， 计算结果与实验数据吻合较好。 关键词 ： 流化床干燥器 ； 拌 ； 搅 流体力学
ａ ｒ ｅ ｗｉｈ ｔ ｅ ｅ ｐｅ ｍ ｅ ｔ ｌｒ ｓ ｌｓ ｇ ｅ ｔ ｈ ｒ ｓ： ｕ ｄ ｚ ｄ． ｅ ｒ ｅ ；ａ ｉａｉｎ；ｆｕ ｄ ｍｅ ｈ ｎｃ ｙ ｗｏ ｄ ｆ ｉ ｉｅ ｂ ｄ ｄ ｒ ｇ ｔｔｏ ｌ ｉ ｃ ａ ｉｓ ｌ ｙ
搅拌设备动力学行为模拟与分析
搅拌设备动力学行为模拟与分析搅拌设备是化工生产过程中常用的设备之一，其作用是将不同组分的物质充分混合，以获得所需的产品。
在搅拌设备的使用中，掌握其动力学行为是十分重要的，可以帮助优化生产过程和提高产品质量。
搅拌设备的动力学行为主要包括搅拌器转速、搅拌材料的流动性以及搅拌完全性的反应等方面。
在模拟和分析这些行为时，我们可以采用计算机模拟的方法，以得到更准确的结果。
首先，我们需要了解搅拌设备的转速对混合效果的影响。
通过改变搅拌器的转速，可以改变物质之间的传质和传热速度，从而实现更好的混合效果。
通过数学模型和计算机模拟，我们可以确定最佳的转速范围，以提高混合效果并减少能耗。
其次，搅拌材料的流动性也是影响混合效果的一个重要因素。
不同物质具有不同的粘度和流动性，对于具有较高粘度或较差流动性的物质，可能需要更长的搅拌时间或变换搅拌方式，以实现充分混合。
在模拟和分析中，我们可以建立流体力学模型，计算和预测不同物质的流动性，并根据结果进行相应的调整。
此外，搅拌设备的搅拌完全性也是一个关键问题。
在某些化工生产过程中，需要确保搅拌器能够将所有的物质充分混合并到达所需的化学反应程度。
通过模拟和分析，我们可以确定最佳的搅拌时间、搅拌方式和搅拌器形状等参数，以确保搅拌完全性。
在进行搅拌设备的动力学行为模拟和分析时，我们还可以考虑其他影响因素，如液固比例、温度和压力等。
这些因素通常会对搅拌效果产生一定的影响，并可能需要进行相应优化和调整。
总之，搅拌设备动力学行为的模拟和分析可以帮助我们了解混合过程中的物质传输和反应情况，优化生产过程，提高产品质量。
通过计算机模拟和数学模型的使用，我们可以预测不同参数对混合效果的影响，从而实现更加精确的搅拌过程控制。
未来，随着科学技术的发展，我们相信搅拌设备动力学行为的模拟和分析将越来越精确和准确，并对化工生产领域的发展起到重要的推动作用。