本文關(guān)鍵詞：假塑性流體攪拌流場(chǎng)混沌特性研究

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【摘要】：在工業(yè)生產(chǎn)中,攪拌混合的流體常常涉及到與牛頓流體不同的性質(zhì)(如剪切稀化、彈性效應(yīng)、剪切增稠等)的非牛頓流體,對(duì)于具有屈服應(yīng)力的假塑性流體的攪拌混合,在低雷諾數(shù)攪拌時(shí)會(huì)在攪拌槳附近區(qū)域內(nèi)存在強(qiáng)烈的混合區(qū),外部的流體則處于停滯或緩慢的流動(dòng)的狀態(tài),此時(shí)混合效率很低,有時(shí)候即使流動(dòng)處于湍流狀態(tài)時(shí),混合效率依然不高。因此,本文基于錯(cuò)位六彎葉渦輪攪拌槳,通過對(duì)攪拌槽內(nèi)假塑性流體處于過渡流以及湍流狀態(tài)下的流動(dòng)建立適合的湍流粘度模型進(jìn)行數(shù)值模擬,對(duì)攪拌槽內(nèi)假塑性流體的宏觀流場(chǎng)特征和混沌混合特性進(jìn)行研究,以指導(dǎo)怎樣提高假塑性流體的混合效率。在黃原膠水溶液的流變實(shí)驗(yàn)測(cè)試中,處于過渡流以及湍流狀態(tài)下表觀粘度與切應(yīng)變速率的關(guān)系符合power law流變模型;進(jìn)行粒子圖像測(cè)速儀(PIV)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)與基于分離渦模型和該湍流粘度模型模擬的結(jié)果相吻合。流場(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果表明,分離渦模擬可以很好的捕捉攪拌槽內(nèi)槽內(nèi)流體流動(dòng)的湍流脈動(dòng)特性,不同轉(zhuǎn)速下,攪拌槽縱截面流場(chǎng)的左右渦心不對(duì)稱,渦心和渦形隨著時(shí)間變化,整個(gè)流場(chǎng)處于混亂的狀態(tài),呈現(xiàn)出非周期性,表明攪拌槽內(nèi)隔離區(qū)已經(jīng)不存在了。數(shù)值模擬中采集速度時(shí)間序列,對(duì)黃原膠水溶液攪拌流場(chǎng)定性和定量的混沌特性研究結(jié)果表明,攪拌槽內(nèi)流體的宏觀不穩(wěn)定性(MI)頻率、最大Lyapunov指數(shù)(LLE)以及Kolmogorov熵(K熵)與攪拌的轉(zhuǎn)速有關(guān),而流體的物性參數(shù)(流變性)對(duì)它們影響較小;提高攪拌轉(zhuǎn)速可使槽內(nèi)流體MI頻率的強(qiáng)度明顯增大,對(duì)應(yīng)的無因次頻率減小,MI現(xiàn)象減弱,在轉(zhuǎn)速為225 rpm時(shí),流體的MI頻率消失,頻譜圖中出現(xiàn)了譜帶現(xiàn)象,這必然導(dǎo)致流體混沌混合特性得到增強(qiáng);監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置的LLE以及K熵有所差異;隨著轉(zhuǎn)速的增加,攪拌槽內(nèi)流體的LLE以及K熵都呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì),在轉(zhuǎn)速為200 rpm左右時(shí),流場(chǎng)的LLE(0.5347)以及K熵(0.8343)都達(dá)到最大值,攪拌流場(chǎng)的混沌程度達(dá)到最大值,轉(zhuǎn)速再增加,流場(chǎng)的混沌混合強(qiáng)度減弱。
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O373

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1 欒德玉;周慎杰;陳頌英;;錯(cuò)位六彎葉槳攪拌假塑性流體的洞穴變化[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2012年16期

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2 魯建平;假塑性流體攪拌流場(chǎng)混沌特性研究[D];青島科技大學(xué);2017年

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5 張傳梅;科技論文翻譯的實(shí)踐報(bào)告[D];青島科技大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：1260398