高剪切均质机内部三维流场分析

内部流场分析

第三章轴向柱塞泵内部流程仿真 计算流体动力学（CFD）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程模拟。将CFD 技术与工程研究相结合，不仅有助于工程设计的改进，而且能减少实验的工作量．可以说，CFD 技术是一种有效和经济的研究手段。 流体流道的结构对整泵的液压性能起着决定性的作用，因此，有必要揭示流道内流体的运动规律，以及机械结构对流体动力特性的影响，本章将利用CFD 软件Pumplinx软件对泵的内部流场进行仿真分析，研究泵的空化问题。使用泵的CFD 模拟仿真使得在泵的设计阶段就可以了解泵的性能，避免设计失误，减少试验成本，缩短设计周期。 1、软件简介 PumpLinx是Simerics公司的专业泵和马达CFD 模拟工具。 Simerics 是一家美国的动力学软件/咨询公司，总部位于美国阿拉巴马州亨茨威尔市。Simerics 的团队由科学家和工程师构成，他们的核心成员早在1980 年就是CFD 软件开发和应用方面先驱者。将他们的知识和经验与先进的计算物理、计算几何和软件工程相结合，给客户提供了新一代的仿真工具。 图3.1 pumplinx软件界面 PumpLinx 是一个独特的CFD 工具，它可以帮助工程师更好的设计泵和马达，与其它的通用CFD 软件相比具有以下优点： （a）功能完备。具有模拟流动、通风、汽蚀的高精度模型。完全满足泵及其它任何具有旋转部件流体设备的模拟能力。

（b）具有泵/马达专业模版，快速完成设置。模版将泵CFD模拟的流程和规范内置到PumpLinx软件中，泵的模版使CFD 模拟的设置简单化，同时保证了计算结果的可靠性。 （c）快速计算。对于不同的泵配置，如转子泵或叶片泵，已经通过可定制模块预编程到PumpLinx 之内，几分钟之内就可以完成设置。至于计算速度，在泵类应用方面，PumpLinx通常比其它CFD 代码快5倍。 （d）高度自动化的网格生成：PumpLinx / Simerics最新发布的 2.0 版的自动化网格生成能力能够使用户通过简单的两到三步快速的创建网格。通过二元细化和自适应技术来建立高效、高分辨率的网格，即使尺度差异悬殊的复杂几何也是如此。泵模版提供了针对专门泵部件的网格生成工具。 （f）高级数值算法。PumpLinx 将最新的数值技术与Simerics 的专有算法相结合，建立了一个比其它竞争对手更快速、更稳健的数值模拟工具。 （g）稳健而精确的空化模型。PumpLinx的通风/空化模型与算法优势相结合，允许你精确而稳健的模拟高蒸汽体积分率或不可压缩气体问题。值得夸耀的是PumpLinx 拥有工业界独一无二的空化（汽蚀）模型。空化模型经历了真实应用的测试和验证。这一模型的特别之处在于对特别困难的问题，在其它软件都失败的情况下，Simerics依然可以收敛。当空化效应不可忽略时，这一能力对于很多问题都是很重要的。 （h）可靠的结果。PumpLinx 精确的模拟在泵、马达和其它流体机械内部的三维问题，以及包含蒸汽和不相溶气体的复杂问题。PumpLinx 的空化模型已经被大量的工程题目所验证，对于许多应用，这一重要特征在其它CFD 软件里是没有的。 Simerics 在CFD 软件开发上坚持走面向企业用户的专业化道路。Simerics 公司凭借强大的研发实力在不到一年的时间里就开发出了高品质，高度专业化的泵模拟软件PumpLinx。由于PumpLinx 功能强大且实用性非常好，所以能在较短的时间内，在CFD 软件竞争最激烈的汽车及航空工业迅速打开市场。目前美国的3大汽车公司GM，Ford，Chrysler，以及Magna，tackpole 等汽车配件厂，以及United Technology，Goodrich，Hamilton Sundstrand 等航空配件公司都成为Simerics 的正式客户。PumpLinx 在液压行业也普遍受到好评。目前Simerics有在液压行业的客户包括Bosch，Caterpillar，Parker，Eaton，Sauer，Liberherr等。PumpLinx的业户也在包括传统水泵行业在内的其他方向得到了迅速扩展。目前已和Cornell，Blackmer等公司建立了紧密的合作关系。 2、轴向柱塞泵内部空化位置仿真 2.1空化原理和空化模型

441 高剪切均质机总体设计

1 绪论 剪切式均质技术作为一种新型微米技术，已广泛应用于食品、医药、轻工、微生物等 诸多行业，并得到迅速发展，已成为这些行业对有关流体、半流体产品品质所必不可少的 工艺过程。 国外早在 30 年前就产生并使用均质机，且应用于生产。目前，已有美国、日本、德 国等 10 多个国家生产均质机。剪切式均质机作为均质机械中的佼佼者，也被广泛的认识 和研究。自从 1948 年德国 FLUKO 公司首次发明了应用高剪切原理制成分散乳化设备，高 剪切分散乳化设备已经出现了多种系列产品，在世界均质机械行业处于领先地位。近 40 年来，国外，特别是欧洲一些国家在高剪切分散均质机行业得到迅速发展，并在很多领域 发挥着重大作用，如化装品、制药、食品、涂料、黏合剂等。国外所研究制造的剪切式均 质设备基本上上是采用定一转子型（stator-rotor）结构作为均质头，在电机的高速驱动 下（300-10000r/min） ，物料在转子与定子之间的间隙内高速运动，形成强烈的液力剪切 和湍流，使物料在同时产生的离心、挤压、碰撞等综合作用力的协调作用力下，得到充分 的分散、乳化、破碎，达到要求的的效果。美国和德国在剪切式均质机的研究和开发方面 都取得了显著进展。如美国IKA-WERKE GMHB CO.KG生产的多系列分散均制设备；美国ROSS 公司研制的高剪切混合乳化机；德国 IKA-MASCHINENBAU 公司研制的 ULTRA 分散机；德国 YSTRAL公司生产的X40型分散搅拌机；德国公司研制的系列高剪切分散乳化剂、管线式高 剪切分散乳化剂、管式分散乳化剂、间歇式高剪切与间歇式无轴承分散乳化剂、高效强力 分散乳化剂等世界领先高科技产品。 我国的均质机研究产品是从 50 年代个别厂家开始的，最早是上海烟草机械厂仿制美 国产品，直到 80 年代才开始逐渐的生产均质机，而且大多是传统的高压均质设备。随着 国外剪切式均质机的迅速发展，近年来，国内许多科研人员，制造和使用厂家也开始重视 对剪切式均质机的研究工作。目前，已建立了与国外厂商联营、合资研制生产剪切式均质 机的公司。如上海菲鲁克（FLUKO）机电设备有限公司；中美合资南通罗斯（ROSS）混合 设备有限公司等。 现在国内有许多厂家开始生产高剪切均质机， 如东市长江机电有限公司、 上海环保设备总厂、上海威宇机电有限公司、上海市化工装备研究所生产的集混合、分散、 乳化、溶解、粉碎等功能为一体的系列剪切式均质机。 1.1 高剪切均质机的均质原理 剪切均质机基于超剪切原理，实现固相的微化和液相的乳化。目前采用剪切式均质机 主要工作部件为一级或多极的相互啮合的定转子又有数层齿圈。其均质乳化有以下方面： 1 液力剪切作用 液力剪切是指高速流动的流体本身会对流体内粒子产生强大的剪切作用，而且由于高 速流动产生剧烈的微湍流，在湍流边缘出现很高的局部速度梯度，处于这种局部速度梯度 下的粒子会受剪切而微粒化，液力剪切分层流剪切和湍流剪切。在层流区域，流体在定转 子槽道内流动时，流体内的最大流速及所受到的最大剪切力与流体流动方向上的压力梯度 成正比。当施以周期性高频脉动压力梯度时，最大速度在槽道壁面与机理道中心之间，偏 离中心，且频率增大，最大速度增大，且向壁面趋近，剪切力增大。流体在同轴圆筒之间 成为旋转流，由于两圆筒速度不同，间隙内流体层之间存在速度梯度，产生剪切力。如圆

高剪切及高压均质机理研究及其在食品工业中的应用

开发研究粮油加工与食品机械 高剪切及高压均质机理研究及其在食品工业中的应用 杨诗斌徐凯张志森 (江南大学生化与食品机械研究所) =摘要>分析了高剪切均质机与高压均质机不同的均质机理,并通过试验做出进一步论证。对食品均 质单元中选用高剪切或高压均质机有一定参考意义。 =关键词>均质;机理;食品工业;应用 中图分类号:TS203文献标识码:A 文章编号:1009-1807(2002)04-0033-03 在食品、化工、制药等行业均质技术已成为提高产品品质的关键。目前国内食品行业使用的传统均质设备多为高压均质机、胶体磨、砂磨和辊磨机等,近年来出现了新型的高剪切均质机设备。至于这些均质设备在各行业中的应用,目前尚无人进行深入系统地研究。对此,笔者针对目前主要使用的高压均质机和高剪切式均质机,从均质原理、不同物料的工艺流程以及实验数据等方面进行了对比分析研究。 1均质机理分析 液体物料分散系中分散相颗粒或液滴破碎的直接原因是受到剪切力和压力的作用。引起剪切力和压力作用的具体流体力学效应主要有层流效应、湍流效应和空穴效应。层流效应会引起分散相颗粒或液滴的剪切和拉长;湍流效应是在压力波动作用下引起分散相颗粒或液滴的随意变形;空穴效应是使形成的小气泡瞬间破碎产生冲击波,而引起剧烈搅动。 111高剪切均质机理 目前国内常用的剪切式均质机线速度多为10~ 25m/s。实践证明其均质效果并不理想。高剪切均质机指线速度达到30~40m/s的剪切式均质机,其主要工作部件为1级或多级相互啮合的定转子,每级定转子又有数层齿圈。 工作原理:转子带有叶片高速旋转产生强大的离心力场,在转子中心形成很强的负压区,料液(液液、或液固相混合物)从定转子中心被吸入,在离心力的作用下,物料由中心向四周扩散,在向四周扩散过程中,物料首先受到叶片的搅拌,并在叶片端面与定子齿圈内侧窄小间隙内受到剪切,然后进入内圈转齿与定齿的窄小间隙内,在机械力和流体力学效应的作用下,产生很大的剪切、摩擦、撞击以及物料间的相互碰撞和摩擦作用而使分散相颗粒或液滴破碎。随着转齿的线速度由内圈向外圈逐渐增高,粉碎环境不断改善,物料在向外圈运动过程中受到越来越强烈地剪切、摩擦、冲击和碰撞等作用而被粉碎得越来越细从而达到均质乳化目的。同时,在转子中心负压区,当压力低于液体的饱和蒸汽压(或空气分离压)时,产生大量气泡,气泡随液体流向定转子齿圈中被剪碎或随压力升高而溃灭。溃灭瞬间,在汽泡的中心形成一股微射流,射流速度可达100m/s,甚至300m/s,其产生的冲击力可用水锤压力公式估算,即P=Q CaC,其中Q为液体密度;Ca为液体中的声速;C为微射流速度。设C为100m/s,则产生的脉冲压力就接近200MPa,这就是空穴效应。强大的压力波可使软性、半软性颗粒被粉碎,或硬性团聚的细小颗粒被分散。 由分析可知,物料在定转子腔内被均质的机理较复杂,笔者认为剪切起主导作用,其次是空穴作用。112高压均质机理 高压均质是利用高压使得液料高速流过狭窄的缝隙时而受到强大的剪切力、液料被冲击到金属环上而产生强大撞击力以及因静压力突降与突升而产生的空穴爆炸力等等综合力的作用,把原先颗粒比较粗大的乳浊液或悬浮液加工成颗粒非常细微的稳定的乳浊液或悬浮液的过程。 被均质物料通过阀座与阀杆间大小可调的间隙h (一般为011mm)时,其流速在瞬间被加速到200~ 300m/s,从而产生巨大的压力降,当压力降低到工作温度下液体的饱和蒸汽压(或空气分离压)时,液体就开始/沸腾0,迅速/汽化0,内部产生大量汽泡。含有大量微汽泡的液体朝缝隙出口流出,流速逐渐降低,压力又随之提高,压力增加到一定值时,液体中的汽泡突然破灭而重新凝结,汽泡在瞬时大量生成和溃灭就形成了空穴现象。空穴现象似无数的微型炸弹,能量强烈释放产生强烈的高频振动,同时伴随着强烈的湍流产生的强烈的剪切力,液体中的软性、半软性颗粒就在空穴、湍流的剪切力的共同作用下被

机械毕业设计729高压均质机传动端的设计及运动仿真

摘要 本设计设计的是高压均质机动力端主要零件。首先，文章介绍了高压均质机的工作原理。流体在高压状态下通过细小缝隙时，会产生较大的剪切力、撞击力和空穴力，使流体中的固体颗粒破碎为微小颗粒，高压均质机就是利用这一原理工作的。接着，文章参考现有的均质机结构，确定了均质机主要结构参数，然后，按照高压往复泵的设计方法对高压均质机的主要零部件，如传动装置、曲轴、连杆等进行了结构设计。还有液力端泵阀的设计，并对其进行了相应的强度校核。最后，文章介绍了本次设计中还有高压均质机的运动仿真，采用了C语言程序，并对其进行了详细的说明。 关键词：高压均质机食品机械均质阀

目录 摘要 (1) 绪论 (4) 第一章均质机及其基本参数 (5) 1.1均质机的均质原理 (5) 1.2均质机的工作原理 (5) 1.3均质机的基本参数 (6) 第二章总体设计 (9) 2.1传动端结构形式的选择 (9) 2.2液力端结构形式的选择 (9) 2.3确定泵的主要结构参数 (10) 2.4原动机的选择 (12) 第三章动力端的设计计算 (14) 3.1传动装置的设计 (14) 3.2曲轴的设计 (15) 3.3连杆与其轴瓦 (15) 3.4十字头 (16) 第四章液力端零部件设计 (16) 4.1泵阀设计 (16) 第五章运动仿真 (20) 5.1 C语言程序简介 (20) 5.2传动端运动及程序 (20)

设计小结 (32) 致谢 (33) 参考资料 (34)

绪论 高压均质是一种制备超细液液乳化物或液固分散物的通用设备，被广泛应用与各行业的生产者和科技研领域。例： 一、食品饮料行业： 豆奶、花生奶、松子奶等各种植物蛋白饮料。 核桃露、杏仁露、莲子露、椰子汁等各种悬浮果汁饮料。 酸奶、均质奶、纯牛奶、甜牛奶、乳酸饮料、冰淇淋、豆奶粉等各种乳品和乳制品。 二、制药： 抗生素、各种乳剂、浆液制剂、中药制剂、花粉破碎及各种营养保健液。 三、轻工化工行业： 香精香料、化妆品、乳化硅油、感光剂、增亮剂、高级涂料、颜料、染料等。 四、生物工程技术： 对大肠杆菌、胞进行破碎，撮取其有效成分。 随着人民生活水平的提高，食品工业必将跟上时代的步伐，不仅要求食品本身的营养丰富，还对其质量、口味、外观、保存等提出了高标准,这样必然把食品工业推上一个新高潮。 食品品种繁多，本设计是主要应用于乳品工业中。它是一种特殊的高压泵，用于喷雾干燥设备中，可使液体分散成细微的雾滴，便于干燥成粉状。通过均质的炼乳、冰淇淋、代乳粉，液体中的分散项破裂成细微状态，可减少沉淀，增加粘稠性，口感细腻，并延长存放时间。均质机不仅在乳品工业和冰淇淋生产中得到广泛应用，而且还适用于医药、化工生产中。总之，在我国均质机发挥出的作用越来越大，因此需要人们对其进行深入的研究，以便设计生产。 本设计参考现有的均质机而设计，力求经济、结构合理,但肯定还有许多的不足之处，希望在老师和同学的帮助下，得到进一步的改进。

【精品完整版】主消声器内流场分析

武汉理工大学 毕业设计（论文） GP车型排气系统 主消声器内流场分析 学院（系）：汽车工程学院 专业班级：热动0602班 学生姓名： X X X 指导教师： X X X

武汉理工大学学士论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的学位论文，是本人在导师X X X和师姐郭学敏的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。 作者签名： 年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于1、保密囗，在年解密后适用本授权书 2、不保密囗。 作者签名：年月日 导师签名：年月日

本科生毕业设计（论文）任务书 学生姓名X X X 专业班级热动0602 指导教师X X X工作单位汽车工程学院 设计(论文)题目: GP车型排气系统主消声器内流场分析 设计（论文）主要内容： 学习计算流体力学（CFD）软件Fluent，熟练掌握其功能和使用方法。分析对比汽车排气系统的结构型式和设计理论，说明主、副消声器的设计区别。利用Fluent软件对GP 车型排气系统的主消声器进行内流场模拟，获得其压力场、温度场、速度场、湍流动能场以及流线图，并对内流场进行分析，研究其结构的合理性，分析可能出现的问题。完成相关的图纸工作。 要求完成的任务 1、独立完成2张0号图纸，其中手绘图纸量折合不得少于一张1号图纸，手绘图纸不得与机绘图纸重复； 2、完成一篇英文文献的翻译，要求内容与选题相关，工作量约20000印刷字符，译成中文不少于5000字； 3、在毕业设计过程中，根据进展情况，完成参考文献的查阅与检索，要求10篇以上（其中英文文献不少于2篇），并分别写出不少于200字的摘要； 4、参加毕业实习，完成毕业实习日记和毕业实习报告（2000字左右），撰写开题报告，不少于1400字； 5、撰写毕业设计说明书，要求不少于10000字，并符合“武汉理工大学本科生毕业设计（论文）撰写规范”； 6、毕业设计（论文）周记每周记载不少于800字。 指导教师签名X X X系主任签名 院长签名(章)_____________

高压均质机和高速剪切均质机的原理和应用

高压均质机和高剪切均质机的区别及应用 在食品、化工、制药等行业均质技术已成为提高产品品质的关键。目前国内食品行业使用的传统均质设备多为高压均质机、胶体磨、砂磨和辊磨机等,近年来出现了新型的高剪切均质机设备。至于这些均质设备在各行业中的应用,目前尚无人进行深入系统地研究。对此,笔者针对目前主要使用的高压均质机和高剪切式均质机,从均质原理、不同物料的工艺流程以及实验数据等方面进行了对比分析研究 均质机理分析 液体物料分散系中分散相颗粒或液滴破碎的直接原因是受到剪切力和压力的作用。引起剪切力和压力作用的具体流体力学效应主要有层流效应、湍流效应和空穴效应。 层流效应会引起分散相颗粒或液滴的剪切和拉长; 湍流效应是在压力波动作用下引起分散相颗粒或液滴的随意变形; 空穴效应是使形成的小气泡瞬间破碎产生冲击波,而引起剧烈搅动。 高剪切均质机理 目前国内常用的剪切式均质机线速度多为10～25 m/ s。实践证明其均质效果并不理想。高剪切均质机指线速度达到40～66 m/ s的剪切式均质机,其主要工作部件为1级或多级相互啮合的定转子,每级定转子又有数层齿圈. 工作原理:转子带有叶片高速旋转产生强大的离心力场,在转子中心形成很强的负压区, 料液(液液、或液固相混合物)从定转子中心被吸入,在离心力的作用下,物料由中心向四周扩散,在向四周扩散过程中,物料首先受到叶片的搅拌,并在叶片端面与定子齿圈内侧窄小间隙 内受到剪切,然后进入内圈转齿与定齿的窄小间隙内,在机械力和流体力学效应的作用下,产 生很大的剪切、摩擦、撞击以及物料间的相互碰撞和摩擦作用而使分散相颗粒或液滴破碎。随着转齿的线速度由内圈向外圈逐渐增高,粉碎环境不断改善,物料在向外圈运动过程中受到越来越强烈地剪切、摩擦、冲击和碰撞等作用而被粉碎得越来越细从而达到均质乳化目的。 同时,在转子中心负压区,当压力低于液体的饱和蒸汽压(或空气分离压)时,产生大量气泡,气泡随液体流向定转子齿圈中被剪碎或随压力升高而溃灭。溃灭瞬间,在汽泡的中心形成一股微射流,射流速度可达100 m/ s ,甚至300m/ s ,其产生的冲击力可用水锤压力公式估算,即P = ρCaC ,其中ρ为液体密度; Ca为液体中的声速; C为微射流速度。设C为100 m/s ,则产生的脉冲压力就接近200MPa ,这就是空穴效应。强大的压力波可使软性、半软性颗粒被粉碎,或硬性团聚的细小颗粒被分散。 由分析可知,物料在定转子腔内被均质的机理较复杂,笔者认为剪切起主导作用,其次是 空穴作用。 高压均质机理 高压均质是利用高压使得液料高速流过狭窄的缝隙时而受到强大的剪切力、液料被冲击到金属环上而产生强大撞击力以及因静压力突降与突升而产生的空穴爆炸力等等综合力的作用,把原先颗粒比较粗大的乳浊液或悬浮液加工成颗粒非常细微的稳定的乳浊液或悬浮液的过程。被均质物料通过阀座与阀杆间大小可调的间隙h (一般为011 mm)时,其流速在瞬间被加速到200～300 m/ s ,从而产生巨大的压力降,当压力降低到工作温度下液体的饱和蒸汽压(或空气分离压)时,液体就开始“沸腾",迅速“汽化",内部产生大量汽泡。含有大量微汽泡的液体朝缝隙出口流出,流速逐渐降低,压力又随之提高,压力增加到一定值时,液体中的汽泡突然破灭而重新凝结,汽泡在瞬时大量生成和溃灭就形成了空穴现象。空穴现象似无数的微型炸弹,能量强烈释放产生强烈的高频振动,同时伴随着强烈的湍流产生的强烈的剪切力,液体

乳化设备及乳化工艺

乳化设备及乳化工艺 乳化设备及乳化工艺 一、乳化设备 乳化方法包括物理化学乳化法和机械法。目前常用的机械乳化方法包括多种，诸如管动，射流，搅拌，均质等，不同的乳化方法对应不同的设备，适用不同的需求。下面择要介绍几种： 表一乳化方法 方法作用原理能量密度操作方法 摇动湍流低间歇 管动 层流层流滞应力低-中等连续 湍流湍流低-中等连续 射流低-中等连续 搅拌简单搅拌层流滞应力、湍流低间歇、连续转子—定子混合器层流滞应力、湍流中-高间歇、连续刮刀式搅拌层流滞应力低-中等间歇、连续振荡式低间歇、连续 胶体磨层流滞应力中-高连续 高压均质机层流滞应力、湍流及气穴形成高连续 超声均质器 振动叶片湍流、气穴形成中-高连续 磁致收缩气穴形成中-高间歇、连续1、搅拌 指借助于流动中的两种或两种以上物料在彼此之间相互散布的一种操作，以实现物料的均匀混合，同时还可以促进气体溶解、强化热交换等。

1.1 搅拌混合机理 搅拌混合机理主要包括对流混合，扩散混合，剪切混合。 （1）对流混合是在搅拌容器中，通过搅拌器的旋转把机械能传给液体物料造成液体的流动，属强制对流。包括主体对流—物料大范围的循环流动；涡流对流—漩涡的对流运动。 （2）扩散混合指互溶组分中存的的混合现象，是液体分子间的均匀分布，对流混合可促进扩散混合。（3）搅拌桨将物料组分拉成愈来愈薄的料层，使某一组分原来占有区域的尺寸越来越小，达到混合的目的。高粘度物料混合过程主要靠剪切作用。 1.2 搅拌器的构造和类型 1.2.1 搅拌器的构造 搅拌器是通过搅拌使物料均匀混合的装置，主要由搅拌装置、搅拌罐和轴与轴封三大部分组成。 1.2.2 搅拌器的类型 搅拌器主要包括小面积叶片高速运转的搅拌器，诸如涡轮式、桨式搅拌器等，多适用于低粘度的物料；另外就是大面积低速运转的搅拌器，诸如框式、螺带式及行星式搅拌器等。 桨式搅拌器 桨式搅拌器是最常用的一种，桨叶由条钢制造，有平桨式和斜桨式两种。平桨式搅拌器由两片叶片平直桨叶构成，主产生径向流和切向流；斜桨式搅拌器的两叶相反折转一定角度，这样不仅可以产生轴向流，还可以减小阻力。桨式搅拌器结构简单，适用于低粘度物料的混合，当容器内液位较高时，可在同一轴上同时安装几个桨叶。 桨叶固定轴上的方式主要有三种： （1）焊接法：桨叶和轴整体焊接在一起，此结构不可拆卸清洗及更换，强度也不大，且容易打滑，主要适用小容器。 （2）螺钉连接法：通过螺钉将桨叶连接在轴上，中间有垫片。当轴式圆形的时候，主要靠桨叶和轴的摩擦力而使桨叶运动，此结构拆卸方便，但功率大时易产生滑动，故多用小功率设备中。 （3）方轴连接法：这方法主要是客服焊接法容易打滑的缺点，但轴的加工困难。 （4）方轴、螺钉连接法：为了克服焊接法的易打滑及方轴连接法的难于制造等缺点而设计的，被广泛采用。旋桨式搅拌器 旋桨式搅拌器类似于无壳的轴流泵，由2~3片旋转桨组成不同形式（见下图），桨叶是用螺母固定在轴上，螺母的拧紧方向与桨叶旋转方向相反，这样才能借阻力作用使螺母在搅拌器运转时愈来愈紧。旋转直径约为容器直径的0.2~0.3倍，以轴流混合为主，伴有切向流和径向流，但湍流程度不高。搅拌桨转速高，循环量大，适用于大容器低粘度物料的混合，该搅拌不适用粘稠物料。 涡轮式搅拌器 涡轮式搅拌器类似于无壳的离心泵，由圆盘、轴、及多块叶片组成，结构复杂，种类较多，主要有开启涡轮式和圆盘涡轮式两种（见下图） 涡轮式搅拌器转速高，一般转速为100～2000rpm，平直叶片产生强烈的径向和切线流动，通常加挡板以减小中央旋涡，同时增强因折流而引起的轴向流，工作时，搅拌液沿轴线由中心孔而进入轮内，有各小叶片工作因而加热，然后再以高速度偶轮抛出，湍流程度强，剪切力大，可将微团细化。涡轮式搅拌器适合处理中低粘度物料，混合生产能力较高，按一定的设计形式，具有较高的局部剪力效应，且易清洗，但价格

外流场分析报告

3 HUPO外流场分析报告 项目名称：琥珀 编制：日期： 校对：日期： 审核：日期： 批准：日期： HUPO汽车有限公司 2012年5月

目录 1概述 (1) 2使用软件 (1) 3模型前处理与网格划分 (1) 3.1CAD模型的前处理 (1) 3.2有限元模型的前处理 (2) 4模型求解及结果分析 (2) 4.1模型求解设置 (2) 4.2求解结果分析 (3) 5空气阻力系数的计算 (6) 6结论 (6) 参考文献 (7)

HUPO外流场分析 1概述 本报告应用CFD分析软件，对HUPO进行外流场分析，给出整车满载下的风阻系数，为设计组提供参考。 本次分析采用半车模型，车身表面采用约（8-25mm）的三角形网格；风洞尺寸为（40m ×6m×10m），其壁面网格为（400-500mm）；体网格采用六面体单元，单元总数控制在250万之内。 本报告设风洞入口边界条件为s ,出口条件为压力出口，空气密度为 30 u/ m 1.225kg/m3，计算中不考虑温度变化。 2使用软件 本报告使用的前处理软件为ANSA，解算器和后处理软件为Star-CCM+。 3模型前处理与网格划分 汽车车身表面存在大量细小特征，要精确地模拟所有这些特征，经常会导致生成的网格单元数目巨大，从而使得求解时的计算量增加，因此在处理计算模型时对几何数模进行合理的简化。 3.1CAD模型的前处理 在CATIA中将汽车模型（特别是底盘部分）作合理的简化：保留轮胎、后视镜等部件；由于底盘的复杂性，这里将车底化为平面，然后将车身表面和底盘的碎面缝合起来，形成若干个大的特征表面，将整个汽车简化为封闭的壳体；再在汽车周围形成适当的空气域（40m×6m×10m），汽车与风洞相对位置如图1所示（由于汽车的对称性，为减少计算采用半车身模型）。 图1半车几何模型

基于FLUENT的90°圆形弯管内部流场分析

通海阀内流场的三维数值模拟 江山，张京伟,吴崇健，许清，彭文波 摘要：以通海阀为研究对象，采用Fluent软件对通海阀在不同的开口度和流量下的内流场进行数值计算，给出通海阀阀腔内的速度场和压力场图。根据该可视化结果分析影响通海阀性能和产生噪声的原因，为通海阀的内流道优化提供理论依据。关键词：通海阀；RNG κ-ε湍流模型；Fluent软件；流场可视化 Three Dimensional Numerical Simulation of The Flow Field Inside Hull Valve Jiang Shan ,Zhang Jingwei，Peng Wenbo (China Ship Development and Design Center,wuhan,,430064,China) Abstract：The research is focused on three dimensional simulation of the hull valve . The Fluent software has been applied to simulate the flow field inside hull valve at the conditions of different openings and different flux. And the pressure distribution and velocity distribution obtained through calculation. We search the reason which affect the capability and lead the noise of hull valve base on the visual result of simulation. The research result provide theoretics for optimizing the flow field inside hull vale. Key words：hull valve；RNG k-ε turbulent model; Fluent software；flow visualization 1 引言 通海阀是船舶内部管路系统与外界连接的重要装置，主要用于各管路海水注入和排出的控制和调节，因此其性能的好坏直接影响着全船各个系统乃至整个船舶的性能。 过去受研究手段的限制，对通海阀的研究人们主要采用实验方法，对它的外部特性，如进出口压力差、流量系数等，进行测试和分析，而对流体在通海阀内部的流动情况则很难知晓，认识不足。近年来随着计算机技术和计算流体动力学理论的发展，应用CFD方法，对各种阀内部的流场进行仿真计算和可视化分析，成为流体机械领域新的研究热点，其研究工作对阀门的结构参数设计和流道优化设计具有重要的实际意义。 近年来国内外学者应用CFD方法对液压锥阀内部流道内的流动情况进行了许多研究，国内文献[1，2]用有限元方法，建立了二维模型，对锥阀内流场进行了数值模拟，并用DPIV流场试验可视化技术进行了实验可视化研究。文献[3]分别对简化为轴对称的二维流场模型和不经过任何简化和近似处理的三维面对称流场模型两种情况，应用CFD分析软件Fluent，进行了仿真计算和可视化研究，给出了锥阀阀腔内的速度场、压力场和流线图。对比分析表明，采用基于三维流场的可视化分析，可更清楚全面地反映锥阀内部的复杂流动情况。国外，K．Ito[4]等用有限差分法对液压锥阀层流流场进行了研究；文献[5]对水压锥阀内部的流场进行了实验研究。 本文采用CFD方法选用Fluent软件对通海阀在不同开口和不同流量下的内部流场进行数值模拟，根据可视化结果分析通海阀内部流场（速度分布、流场结构、漩涡的产生及消失等等）与噪声、能量损失机理的关系。根据分析结果为通海阀内流道优化提出改进方向。

空调管道流场CFD分析报告

目录 1.概述 (1) 2.计算流程 (1) 3.计算流体动力学（CFD）软件——FLUENT简介 (1) 4.除霜风道流动及玻璃静态温度和速度分布 (2) 4.1.模型简化和网格划分 (2) 4.2.模型前处理 (3) 4.3.求解结果分析 (3) 5.吹面风道流动及风量分配计算 (8) 5.1.模型前处理与网格划分 (8) 5.2.边界条件及求解设置 (8) 5.3.模型求解及结果分析 (9) 6.分析结论 (11)

1.概述 本报告应用CFD数值分析软件，对项目除霜效果进行数值模拟计算分析，计算出风道各风口的风量分配比例，以及玻璃速度和静态温度分布情况，为进一步细化设计提供依据，分析按GB－11556给出的条件进行。 2.计算流程 汽车的中央除霜风道主要肩负着输送分配用来溶化风窗玻璃内、外表面上的霜或冰，使其恢复清晰视野的热空气之任务，这对驾驶安全性至关重要。所以此段风道的主要设计点在获得良好的风量分配比例和气流吹拂角度和点击点位置，使挡风玻璃和两侧车窗玻璃都能得到理想的静态温度和速度分布。此次分析的目的就是通过对空调风道出风口一段及车厢内的流场计算，得到出风道各风口的风量分配比例及玻璃受风情况显示，此分析过程的流程图如图1。 图1 风道除霜分析流程图 3.计算流体动力学（CFD）软件——FLUENT简介 FLUENT软件是专用于模拟和分析在复杂几何区域内的流体流动与热交换问题的

CFD 软件。FLUENT 提供了灵活的网格特性，用户可方便地使用结构网格和非结构网格对各种复杂区域进行网格划分。对于二维问题，可生成三角形单元网格和四边形单元网格；对于三维问题，提供的网格单元包括四面体、六面体、棱锥、楔形体及杂交网格等。FLUENT 还允许用户根据求解规模、精度及效率等因数，对网格进行整体或局部的细化和粗化。对于具有较大梯度的流动区域，FLUENT 提供的网格自适应特性可让用户在很高的精度下得到流场的解。 4. 除霜风道流动及玻璃静态温度和速度分布 4.1. 模型简化和网格划分 为了分析除霜系统的除霜效果，这里重点保留除霜风道内的所有细节，将汽车风挡玻璃及仪表板也考虑在内，与车身外表面构成一个的封闭舱，其数模如图2所示，其中挡风玻璃按照给定的CATIA 模型分出A 区和B 区，两侧玻璃，两侧和中央左右共四个内部出风口，出口按GB －11556标准给出。 图2 除霜风道CATIA 数模

均质机使用维护手册

均质机使用维护手册 1.均质机的主要结构和零部件 本机由底座和电动机、变速箱、高压泵、均质器等部件组成。 1.1 底座和电动机 底座是整机的基础，起支撑作用，由槽钢制成，它的上面装有Y型三相异步电动机，电动机在导轨上有适应位移，用以调整三角胶带的传动张紧力。装有QC型磁力起动器，对于大功率电动机，另配有电器控制箱，使之启动时起保护电网作用。 1.2 变速箱 变速箱由二级变速，首级采用三角胶带传动，以防机器特殊情况下（过载）引起机器不必要的损坏，次级采用一只或两只斜齿轮传动，与曲轴联成一体的斜齿轮带动三拐或四拐曲轴传动。曲轴通过连杆、滑块等，使三根或四根柱塞在高压泵中作往复直线运动，高压泵中的高压能量是由柱塞的往复运动而获得 变速部分各轴承均采用标准滚动轴承和特种合金材料作滑动轴承，变速箱采用大齿轮溅，通过导油孔连续润滑各档轴承，柱塞高压密封部件——由于柱塞的往复运动在高压泵中产生极大的压强，因此，柱塞往复运动处的高压密封是获得极大压强的先决条件，它由柱塞密封套、紧定螺钉、柱塞定位套、垫环、密封圈、压环等组成（图5）。本系列柱塞密封圈有V型和方型两种。 1.3 高压泵及均质阀（图2-A.B） 高压泵是机器的心脏，是粉碎和乳化的关键部件，均由特殊耐腐蚀高级合金材料制成，主要由以下部件组成 1.3.1 主泵体（图2-A） 它由三个或四个柱塞泵并联组成，它包括泵体、上下阀、高低压阀、压盖、上下兰花、柱塞等组成。当柱塞向后运动时，进料下阀门开启，将工作液料吸入，当柱塞向前运动时，下阀门关闭，上阀门被顶开，工作液被压入高压均质阀区域。 1.3.2 上下阀门与高低压阀（图2-A.B） 上下阀门由阀芯和阀门座组成，三柱塞均质有6套，上下各三套，均由特种高硬度，耐腐蚀材料制成，阀门结构设计简单，具有独特的形式，配合精密，拆装方便，具有优良的使用性能和很高的使用寿命。因长期工作阀芯和阀座配合面磨损时，出现流量减少或呈脉冲状，压力表或电流表摆动大时，就应该拆下修磨或更换。 均质阀部分有二级 第一级（高压）它是超细微粒粉碎和乳化的关键部分，当高能压缩的工作液进入高压阀座的小孔中，小孔由高压阀芯（均质杆）借弹簧，通过顶杆把它紧紧封住，而强弹簧的压力由手轮任意调节，当高压泵内柱塞压缩工作液压强大于强弹簧，阀芯被冲开，工作液由阀口作放射性喷出，以极高的能量与速度碰撞在碰撞环上，以便产生如（图3）中所述各种复合的超微粉碎与乳化作用。经过第一次作用的工作液，通过阀体中斜孔进入第二级（低压）均质阀区域，高压密封垫，高压轴封套是保证泵体和阀体与手轮座之间承受高压密封而设计的 第二级（低压）均质阀部分 它是由低压阀座、低压阀芯、低压密封垫、低压轴封套、低压手轮等组成，工作原理与第一级（高压）均质阀部分相同，主要起乳化作用。 均质阀芯和阀座长期工作，它们的配合面是要磨损的，当出现压力上不去或者粉碎效果不好时，必须拆下修磨或更换。 一级与二级均质阀各有其特点，不同的便用要求，应选择不同的均质压力差，按（图3）

空调试验房室内空气流场的计算分析.

空调试验房室内空气流场的计算分析 摘要：本文对空调试验室流场进行模拟计算，在此基础上对测试室送风系统进行改进设计，明显改善测试室流场分布。 关键词：流场 FLUENT 测试 0 综述焓差法实验室常常忽略外部流场分布的不均匀性，以至影响到测试结果的稳定性和准确性。而大量流场测试周期长、操作复杂，测试室气流速度通常很小，即使微小扰动对测试结果都有很大影响，而且缺乏对气流方向的预测，即使排除人为因素也很难测出流场真实速度，不利于测试室流场改进。进行数值模拟将有利于工程检测?改进，节省人力、财力和时间。计算机数值模拟有助于工程设计的改进。研究如何形成合理的流场，满足测试室负荷要求，避免回流短路现象，以达到良好的送风效果，这具有十分重要的理论意义和实际价值。 1 模型简化与计算为了简化实际问题，便于分析，在建立数学模型前对室内气体的流动先做以下假设:室内气体满足牛顿内摩擦定律，为牛顿流体；室内流体温度变化不大，密度可视为常数；室内气体的流动形式为稳态紊流；在紊流中心区，忽略能量方程中由于粘性作用而引起的能量耗散；室内空气在房间内壁面上满足无滑移边界条件。本文计算所选择的求解器是 Fluent5/6。对于在用Fluent软件计算时所采用的有关数值计算方法，说明如下：压力项、能量项、紊流动能和紊流耗散率项的离散都采用二阶迎风格式。二阶迎风格式也就是一阶导数的具有二级截差的差分格式，它可以克服迎风差分截差比较低的缺点而又能保持它的长处。压力与速度的藕合关系的处理方法选用SIMPLE算法。采用标准k-ε二两方程模型来求解湍流问题时，控制方程包括质量和方程及k-ε方程。根据以上假设可建立其数学模型，整场的流动应满足质量和动量方程 (1) 质量方程 （1） (2) 动量守恒方程（2）湍流模型标准两方程模型[8]（Jones & Launder,1972）湍流动能k的方程，其一般形式为（3）这里，为生成项，为耗散项湍流耗散率ε的方程，一般采用的形式为（4）这里为生成项，为耗散项 2 边界条件本文中的算例包括以下边界条件：给出入口速度边界，具体值由风机风量及送风管道尺寸计算给定给出出口压力边界，具体值由测试给定在固体边界上对速度取无滑移边界条件，即在固定边界上流体的速度等于固体表面的速度. 3 数值计算结果及分析 3.1 水平面X方向原始模型数值模拟及优化改进数值模拟结果如下图1～6所示在图7～8中，可以清楚看到原始数值模拟和优化改进数值模拟在各个水平面上速度的分布及变化情况。改进模型孔板送风速度分布更加均匀，送风初始平面上速度分布在0.1～ 0.13m/s之间，与原始模型相比有非常明显的改善。这主要是因为流线形的隔板能更好的改变静压室内的压力分布，从而更好的改变孔板的送风速度分布，这可以从压力场分布图中得到进一步证明，模拟结果和我们的理论预测有很好的吻合。 3.2 垂直面Z方向原始模型数值模拟及优化改进数值模拟结果如下图9～10所示在图9～10中，可以清楚看到原始数值模拟和优化改进数值模拟在垂直面上的速度分布情况。在这两张图中速度分布对比十分鲜明，流线形隔板模型速度分布更均匀，死角比较少，除工况机附近及一些死角外，流线形隔板模型在这个平面上的速度均在0.1m/s以上且分布均匀，而原始模型顶部正中部分明显有一个死区。 4 计算结果本文在原始模型数值模拟的基础上，针对原

基于FLUENT的液体分布器内部流场分析

计算流体动力学（CFD ）是建立在经典流体动力学与数值计算方法基础之上的一门新型独立学科。CFD 应用计算流体力学理论与方法，利用具有超强数值运算能力的计算机，编制计算机运行程序，数值求解满足不同种类流体的运动和传热传质规律的三大守恒定律，及附加的各种模型方程所组成的非线性偏微分方程组，得到确定边界条件下的数值解。它兼有理论性和实践性的双重特点，为现代科学中许多复杂流动与传热问题提供了有效的解决方法。 CFD 的运用改变了传统的设计过程，由于CFD 软件可以相对准确地给出流体流动的细节，可以较准确预测产品的整体性能，并从对流体的分析中发现产品或工程设计中的问题，减少未预料到的负面影响，使得产品设计或优化对实验的依赖性大为减少，能够显著缩短设计周期，降低费用。1FLUENT 软件介绍 FLUENT 是目前国际上比较流行的商用CFD 软件包，在美国的市场占有率为60％，只要涉及流体、热传递及化学反应等的工程问题，都可以应用FLUENT 来进行结算。它具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。 FLUENT 软件设计基于CFD 软件群的思想，从用户需求角度出发，针对各种复杂流动和物理现象，采用不同的离散格式和数值方法，以期在特定的领域内使计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳组合，从而可以高效率地解决各个领域的复杂流动计算问题。基于上述思想，FLUENT 开发了适用于各个领域的流动模拟软件，用于模拟流动、传热传质、化学反应和其他复杂的物理现象，各模拟软件都采用了同意的网格生成技术和共同的图形界面，大大方便了用户。 FLUENT 的软件包由以下几个部分组成。 （1）前处理器：Gambit 用于网格的生成，它是具有超强组合建构模型能力的专用CFD 前置处理器。另外，TGrid 和Filters(Translators)是独立于FLUENT 的前处理器，其中，Tgrid 用于从现有的边界网格生成体网格，Filters 用于转换 由其他软件生成的网格从而用于FLUENT 计算。 （2）求解器：它是流体计算的核心，根据专业领域的不同，求解器主要包括FLUENT4.5（基于结构化网格）、FLUENT6.2.16（基于非结构化网格）、Fidap （基于有限元方法，并主要用于流固耦合）、 Polyflow （针对粘弹性流动）、M ixsim （针对搅拌混合问题）、Icepak （热控分析）六种类型。 （3）后处理器：FLUENT 求解器本身就附带有比较强大的后处理功能。另外，Tecplot 也是一款比较专业的后处理器，可以把一些数据可视化，这对于数据处理要求较高的用户是一个理想的选择。2液体分布器内部流场分析 液体喷淋装置是塔设备的重要部件，其作用的为了能有效地分布液体，提高调料表面的有效利用率。当液体喷淋装置设计不合理时，将导致液体分布不均，减少填料湿润面积，增加液体沟流和壁流现象，直接影响填料的处理能力。选择液体喷淋装置的原则是能使液体均匀地分散开，使整个塔截面的填料表面很好地湿润，结构简单，制造和检修方便。 常见的液体喷淋装置主要有管式、莲蓬头式、盘式和冲击式。本文主要对冲击式喷淋器进行流场分析。 冲击式喷淋器的结构简图（图1），其优点是喷洒半径打，液体流量大，结构简单。 （1）建立模型以某石化公司的在役塔设备的喷淋器为例，经过简化，可以建立简化模型图（图2） 经过简化等步骤后进行网格划分和设置，得到网格划分图（图3） 基于FLUENT 的液体分布器内部流场分析 段文广 （西安石油大学机械工程学院.，西安710065） 摘要：介绍了FLUENT 软件的主要特点及其在液体分布器领域的应用情况，以某液体分布器为例，用该 软件进行数值模拟，分析其内部流场变化情况，为液体分布器的设计和改进提供理论依据。 关键词：FLUENT 液体分布器 流场 图１冲击式喷淋器结构简图 喷嘴 筋 分布板 设计与研究 17