陈璟 陈四新 黄学通等

摘要：应用SolidWorks Flow Simulation对一款乳化头4个不同转子结构进行了CFD分析，通过仿真计算，直观地获得了釜内不同乳化头周围的流体速度分布云图和流线轨迹；通过粒子示踪法，模拟了制胶物料在乳化头作用下的分布状态；最后在乳化头出料口外定距设定一草绘面获取该面上的平均速度，以定量预测对比不同转子结构的乳化效果。通过CFD分析，可从4个方案中选择最佳结构，达到优化转子的目的。

关键词：胶粘剂制备；乳化头；Flow Simulation；流体分析；CFD

胶粘剂在制备初期，物料各相之间互不相溶，需要配置乳化头，以达到快速、均匀地将高黏度的溶液里的一个相或多个相分布到另一个连续相中。乳化头一般由转子和定子组成，通过转子高速旋转带动周围各相进入乳化区，使物料在定转子之间狭窄间隙内受到强烈的机械搅拌和剪切、离心挤压、液层摩擦、撞击撕裂和湍流等综合作用，使不相溶的固相、液相和气相迅速均匀精细地分散乳化，经过高频的循环往复，最终得到稳定的高品质混合分散均匀的产品。乳化头是非标准件，根据不同行业要求，可有不同的结构设计。胶粘剂制备中使用的乳化头结构设计是否合理，需要经过物理实验来验证。引入计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）分析后，在做物理实验之前，先对设计出的乳化头进行分析预测，可大大缩短产品开发周期。笔者先是运用了Flow Simulation对一款乳化头转速和流体黏度的关系进行了分析，观察到当流体黏度低时，提高转速可明显提高乳化效果，而流体黏度高时，提高转速对乳化效果的改善不如低黏度流体明显[1]。……