张瑞　李宣　周振　张景坡　刘星

摘 要：涡轮式搅拌釜结构简单，广泛用于微生物与细胞培养过程中。本文通过CFD对涡轮式搅拌釜进行数值模拟，分析其内部流场的流动状态。模拟结果表明，在转速为100r/min条件下，涡轮式搅拌釜桨叶区域流体的最高速度为3.1m/s，釜内流场为径向流，产生大涡流有利于轴向混合，小涡流主要以径向流为主；

关键词：涡轮式；CFD；搅拌功率

搅拌釜式生物反应器广泛应用于微生物和细胞培养以及发酵过程中[1]。該结构比较简单，但不同桨叶形式的搅拌釜内部流场却很复杂。径流型搅拌器具有极强的径向排量及分散能力等优点。涡轮式桨叶是搅拌釜式生物反应器中常用的桨叶形式，但哪种桨叶形式更符合生物反应器的生产要求，现有的设计方法大都依靠运行经验的积累，精度较差[2-3]。因此掌握不同搅拌搅拌釜内流体的流动特性以及功率特性对搅拌釜的工程应用、优化设计等具有重要意义。本文通过CFD数值模拟对涡轮式搅拌釜内部流场进行分析，不但节省了大量实验和计算的工作，还可以准确的得到推进式和涡轮式搅拌釜各自的搅拌特性。

搅拌效果好，能耗小是搅拌设备追求的目标[4-5]。对搅拌釜而言，搅拌能耗以搅拌功率为指标，因此本文通过CFD分别对推进式和涡轮式搅拌釜进行数值模拟，对比推进式桨叶和涡轮式桨叶在能耗和剪切力方面的混合特性，从而分析桨叶所适用的范围。

1 搅拌釜模型与模拟方法