基于扇形盘螺旋式搅拌器的流场分析研究

【摘要】作为一种功能性材料，超细粉体因具有多种优点（溶解速度快、表面活性高、比表面积大、化学反应速度快、烧结体强度大等）以及在光学性、电性、磁性等方面独特性质，广泛受到业界重视，同时，它也为新功能材料的复合、研发与发展提供了广阔的应用前景。因此对超细粉体的制备方法被众多研究学者不断地研究和改进，但在诸多制备方法中，机械粉碎法不但粉碎效率高、产量大、能有效节省成本，而且由于在粉碎物料的过程中，物料随着粉碎会发生机械化学效应，使得微粒粉体提高表面活性。但是，在具有诸多优点的同时，机械粉碎同样存在着产品细度不够、纯度不高、粒径不均匀等缺点。因此，对机械粉碎法的研究改善迫不及待。在众多机械粉碎设备中，搅拌磨机以超细、节能、高效、低污染、操作简便等优越性能，越来越受到关注。在搅拌磨机中搅拌器是最重要的零部件之一，它结构形式与运动状态直接影响到搅拌磨机的工作性能与产品状态。现有的搅拌器形式都或多或少的存在着这样，那样的结构缺陷。本文特以此为出发点对搅拌器机进行研究与改进。本文以立轴搅拌磨机的搅拌器为研究对象，首先对棒式搅拌器和单头螺旋式搅拌器进行流场数值模拟分析，然后，结合这两种搅拌器特点及优势，改进获得扇形盘螺旋式搅拌器，已达到提高生产效率，降低损耗的目的。本文应用Pro/E建立三种搅拌器的三维模型，然后应用Gambit软件对搅拌器流体计算域进行网格划分，最后应用CFD方法对流体计算域进行流场分析研究。本文得出的有益结论是：首先改进后的扇形盘螺旋式搅拌器的搅拌棒为扇形盘式搅拌棒，且其成螺旋线排列，这样不仅增加了搅拌棒的数量，同时，改变了原有棒式搅拌器搅拌棒直径相同的缺点，这样使得流动速度差更大、剪切应力更均匀、粉碎效果更好。其次，改进后的扇形盘螺旋式搅拌器较原有的单头螺旋式搅拌器相比，搅拌器形状不再是连续分布的，使得有效容积更大了，而且很有效的改善了压力不均匀的现象，相应的降低了搅拌器顶部的磨损与破坏。
【作者】李慧娟；
【导师】闫宏伟；
【作者基本信息】中北大学，机械制造及自动化，2014，硕士
【关键词】扇形盘螺旋式搅拌器；CFD；流场；数值模拟；

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