罗 松，周启兴，陈紫微，彭明明

（南昌交通学院，江西 南昌 330000）

拌搅设备广泛应用于冶金、食品、生物制药、灌装、建筑等行业[1-4]，通过搅拌可加速介质混合与溶解，防止介质沉淀，其混合过程包含物质传递以及化学反应。作为装置中主要部件的搅拌桨起到向介质提供能量的作用，因此，桨叶结构形状就决定它所产生的流场特性和搅拌槽的混合效果。随着流体计算软件技术的发展应用，通过仿真方法来研究内部介质流场特性是目前常用方法之一。周胜等[5]对六平直叶圆盘搅拌槽进行研究，发现物料性质（密度、颗粒直径）改变将会影响临界悬浮转速以及搅拌功率。林伟振等[6]关于改进型INTER-MIG桨叶直径对尾涡的影响进行了研究。熊一民等[7]对6种常见搅拌器采用CFD方法进行研究，发现斜叶式的排出流量准数始终高于直叶式。项目组利用计算流体动力学方法（Computational fluid dynamics，CFD）对六折叶桨（PBT-6）在不同折叶角度下所产生的流场流型特点进行分析研究。

1 搅拌槽模型与网格

1.1 搅拌装置物理结构

计算采用的六折叶桨搅拌槽模型结构，混合槽内径O=350 mm，整体高度H=400 mm，内部介质液位高度h=320 mm，六折叶桨直径d1=180 mm，叶片宽度db=40 mm，厚度T1=5 mm，折叶角度θ=30°～60°（30°、40°、50°、60°），叶片距离槽底120 mm，中间转轴直径d2=20 mm，叶片转速120 r/min。槽体内部包含4块挡板，挡板宽度B=50 mm，厚度T2=2.5 mm，距离槽体底部距离60 mm。整体结构示意图如图1所示。

图1 混合槽整体结构示意图Fig.1 Overall structure diagram of mixing tank

1.2 数学模型

仿真模型计算求解需包含控制方程，且满足质量、能量、动量三大基本守恒定律。

1）质量守恒方程[8-9]为：

式中，τxx、τxy和τxz为粘性应力，Fx、Fy、Fz为微单元上体力。……