管线型高剪切混合器流体力学与返混特性

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管线型高剪切混合器流体力学与返混特性
高剪切混合器是一种新型过程强化设备，局部超高的湍动和剪切作用使其具有强化传递限制的快速化学反应过程的巨大潜质。本文对中试规格管线型高剪切混合器流体力学性能及返混特性进行了实验测定和计算流体力学模拟，对于该类新型化学反应器的设计、选型和优化具有指导意义。
首先，利用激光多普勒测速仪测定了中试规格、双圈超细齿管线型高剪切混合器（定子后弯斜齿）外圈定子射流区的径向和切向速度分量。采用扭矩-转速传感器测定了高剪切混合器的功率消耗。
对混合器内单相流动过程进行了计算流体力学模拟，考察了不同湍流模型和差分格式对预测精度的影响。对于高剪切混合器内高度三维化、强烈旋转、壁面约束和各向异性流动，大涡模拟比标准k-ε模型能更准确其内部平均流场和二次流动特征。
在混合器的定-转子区域、外圈定子射流区以及转子紧固螺母附近的射流区，流动都明显偏离各向同性湍流。其次，基于非理想脉冲示踪-响应实验与去卷积算法得到超细齿管线型高剪切混合器的本征停留时间分布，并采用大涡模拟与组分输运相结合的方法对其进行了预测。
实验与模拟的停留时间分布曲线在响应峰出峰位置以及肩峰等主体特征上相似， ...

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关键词：流体力学 混合器 二次流动 相结合 传感器