偏心射流-刚柔组合桨搅拌器内混沌混合行为研究

作者：邱发成; 刘作华; 刘仁龙; 全学军; 陈家兴; 谷德银; 李兵; 王运东

来源：化工学报, 2018, 69(02): 618-624.

• 混沌
• 最大Lyapunov指数
• 多尺度熵
• 刚柔组合桨
• 偏心空气射流

搅拌反应器内普遍存在混合隔离区,是实现高效混合的一大障碍。流场耦合诱发流体的混沌现象,可减少混合隔离区,提高流体混合效率。结合Matlab软件,探究偏心空气射流-单层刚柔组合桨体系的混合行为演变规律,对比分析了不同偏心率下桨叶类型、桨叶离底高度、空气射流量以及转速对流体混沌混合的影响。结果表明,刚柔组合桨通过其自身刚-柔-流的多体运动与偏心空气射流的流场耦合,破坏了流体混合过程中出现的对称性流场,使更多的流体进入混沌状态。刚-柔组合桨(RF-RDT、RF-IRDT)比刚性桨(RDT、IRDT)的LLE值大,其中RF-RDT相比于其他3种类型的搅拌桨(IRDT、RDT、RF-IRDT),其LLE值分别提高了约42.8%,27.0%、6.9%;空气射流的偏心率等于0.6时,其最大LLE值相比于其他偏心率(0.8、0.4、0.2、0),依次提高了6.5%、2.4%、17.6%、25.1%。该研究结果可为刚柔组合桨的优化设计提供理论依据。

• 单位
  清华大学; 化学化工学院; 化学工程联合国家重点实验室; 重庆理工大学; 重庆大学