基于Fluent软件对稀土萃取搅拌槽三维流场的数值模拟

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随着科学技术的发展,计算流体动力学被越来越广泛的应用于稀土萃取,并且发挥着重要的作用。从国内外的发展来看,前人主要研究搅拌桨的形状,这主要涵括桨式搅拌桨、涡轮搅拌桨、折叶搅拌桨和多层搅拌桨,然而在对此方面的研究只是停留在经验数据总结或者是半工业试验的基础上,并未形成一套系统的理论。本文主要是模拟平直式桨叶搅拌器在稀土萃取反应槽中的特性参数,从而为此方面的研究提供一些理论上的参考。  在稀土萃取过程中影响萃取的因素很多,但是主要的因素是搅拌桨对萃取的影响,这其中包括搅拌桨的形状、尺寸、转速和安放位置的选择等等。本文采用Fluent软件对萃取过程进行模拟,运用二相流原理(水相与有机相),通过模拟得出一些结论对于实际生产具有重要的意义。  本文运用的是计算流体动力学原理,通过软件对流体进行模拟分析,首先学习流体动力学原理,而后运用CFD软件建立模型和结果分析。第一运用Gambit软件建立所需要的模型,其次进行网格划分和边界条件的设置,最后导入到Fluent中。  本文采用Fluent中的MRF法对建立的模型进行数值模拟。所做工作如下:  1、首先设定电机转动速度,其次确定搅拌桨距槽底距离,再次通过运用Fluent软件进行数值模拟分析。分析的目的主要是研究搅拌槽内的速度、湍动能和进口压力情况,通过模拟分析后,得出在上述条件下达到混合均匀的时间较长,而且速度、湍动能和压力在槽内分布情况不是很理想;又通过分析混合体积能得出,在上述条件下搅拌桨所消耗的能量巨大而且所受的扭矩也是非常的大。  2、保持转速不变,更改搅拌桨的安放位置,通过研究槽内的混合特性发现,在压力、速度、混合时间、湍动能分布方面都要优于前者,而且其单位体积混合能也是很小。但是经过具体研究后,觉得有必要对搅拌桨的形状进行改良。  3、在转速不变,安放位置不变的前提下,增加搅拌桨叶片的数目同时改变搅拌桨的直径,通过软件分析后发现,在压力、速度、湍动能和混合时间方面都要优于前者,而后者搅拌桨所受到的扭矩和单位混合体积能要比前者大很多,这主要是增加了叶片的原因,使得搅拌桨在槽内的受力情况也更加的复杂。  运用软件对流体进行分析可以节省财力和物力,也能让人方便的了解到流体的运动情况和特性参数,然而软件与实际也会有误差的,所以本篇文章只能对实际生产提供一些参考数据,同时也可以起到一定的指导意义。
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