甄瑞英，尹建国，赵贯甲，吕 萍，马素霞

（太原理工大学电气与动力工程学院，山西太原 030024）

大容量液体恒温槽温度场和流场的数值模拟

甄瑞英，尹建国，赵贯甲，吕 萍，马素霞

（太原理工大学电气与动力工程学院，山西太原 030024）

针对传统恒温槽流动均匀性的设计需要进行大量试验和测试的问题，本文利用fluent软件，采用重整化群（RNG）k-ε湍流模型，对大容量液体恒温槽内的流场和温度场进行了三维数值模拟。分析了搅拌器转速、搅拌器叶片角度、搅拌器数量以及整流栅孔隙率等结构和运行参数对恒温槽性能的影响。整流栅采用多孔介质模型处理。分析结果表明：采用从上到下依次为45°、30°和15°的变角度三层搅拌叶片，转速1 500 r／min，整流栅孔隙率为0.307 1的双搅拌器结构恒温槽，有最佳的温度场和流场分布。检验结果表明：上述恒温槽工作区温度均匀度为4.5 m K，与模拟结果基本吻合。

恒温槽；重整化群k-ε湍流模型；多孔介质；数值模拟

0 引言

在高精度流体热物性实验研究中，恒温槽提供了稳定的实验环境，是必不可少的实验设备。恒温槽的性能往往成为流体热物性研究的关键［1－2］。恒温槽的温度波动性和均匀性是评价其性能优劣的重要指标［3］。各种研究表明：恒温槽的性能直接取决于其各项设计指标和运行参数。如文献［4］对大容量六面板加热高温空气恒温槽进行数值模拟发现：在200～500℃，为了保证槽内温度波动度为±25 mK每15 min，热板的温度波动必须控制在±0.2 K以下。文献［5］通过数值模拟分析了混合区和工作桶区分离的恒温槽性能，研究结果表明：当工作桶内流体流速为0.15 m／s时，在桶高20～50 cm区域内可满足恒温槽温场计量特性的要求。……