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流體動力學分析范文1
【關鍵詞】輸油管道 workbench 雙向流固耦合 流體動力學
1 引言
流體動力學是研究流體平衡的條件及壓強分布、流體運動規律、以及流體與固體之間的相互作用等，研究結果對分析管道的振動及影響因素有重要意義。本文針對新疆某石化公司的10-K-302C離心式甲烷制冷壓縮機自開機以來油管線振動較大的問題，通過對管內流體流動狀態進行模擬分析，得出了流體耦合前后動力特性的變化及管道振動的原因。
2 雙向流固耦合分析原理
流固耦合要遵循質量守恒定律、動量守恒定律、能量守恒，所以在流固耦合交界面處，應滿足流體域固體應力（σ）、位移（d）、溫度（T）、熱流量（q）等變量的相等或守恒，即滿足下面四個方程：
σ分別為液體、固體應力。
3 流體和管道的計算模型
就10-K-302C離心式甲烷制冷壓縮機裝置的油管線位移較大現象，通過分析油耦合前后的動力學特性，找出流體運動特性，對尋找該管道振動原因有重要指導作用。出口管道的管路圖如圖1：選取油在彎管中心軸線處的1、、2、、3、、4、點，及在出口處5、為觀測點。
圖3 耦合后油速度流線圖
耦合前后油與管道接觸壁面的壓力云圖4和圖5。絕對壓力均在入口處較大，彎頭處較其連接處的直管壓力較大。耦合前油壁面的最大絕對壓力為772KPa，最小絕對壓力為759.9KPa，壓力波動值為1.58%，壓力波動較小。流固耦合后接觸壁面的壓力大小和分布與耦合前幾乎相同。圖5 耦合后油壁面絕對壓力
流體動力學分析范文2
關鍵詞 數值模擬,等靜壓成形機,改進設計
1等靜壓成形機油腔部分的簡介
等靜壓成形機是一種適用于高檔日用瓷的生產設備,所生產的產品尺寸變化范圍很廣。產品尺寸決定了等靜壓模具的尺寸和油腔的尺寸,本文以生產外徑為120mm、高為30mm的盤子模具為例進行了等靜壓流場數值計算。等靜壓成形機的模具分為凸模和凹模兩部分,凸模是不動的,也叫靜模;凹模在加壓時向凸?？繑n,因此也叫動模。其中,等靜壓油腔油路分布在凹模的表面和內部,本文使用軟件PRO/E進行空間造型,圖1為凹模剖面示意圖。
2等靜壓油腔的造型
2.1 等靜壓油腔的改進
等靜壓成形機設備價格昂貴,因此提高等靜壓成形機的工作效率對相關陶瓷企業有著極其重要的價值。提高生產效率就是要縮短等靜壓成形機一次壓制周期的時間,其中加壓和保壓時間占到整個周期時間的40%左右,有時甚至超過70%。因此,本文為了縮短加壓和保壓時間,對油腔油路作出如下修改:增加配油圓環,進油管中心線的延長線通過圓環的中心;增加8根分油管連接配油圓環和等靜壓工作油腔。油腔改進前后的三維模型見圖2、圖3所示。
2.2 等靜壓成形機一個壓制過程的描述
等靜壓成形機一個壓制周期的全過程可以分為四個階段:
(1) 合模階段:該階段通過合模油腔的進油推動整個動模向靜?？繑n。
(2) 陶瓷粉料加料階段:在合模完成后,陶瓷粉料進料口打開,并且開始加料。
(3) 等靜壓油腔加壓和保壓階段:該階段可以分為加壓和保壓兩個過程,粉料添加完畢后,等靜壓油腔進油口打開,出油口關閉,高壓液壓油從進油口加入到等靜壓油腔內,隨著油腔內油壓的逐漸升高,軟模開始膨脹,粉料壓制,達到規定的壓力(由溢流閥控制)即完成了加壓過程,進入保壓過程。
(4) 泄壓和脫模階段:首先等靜壓油腔泄壓,然后合模油腔才泄壓,最后產品脫模,一個壓制周期完成,設備回到壓制的初始狀態。壓制全過程的切換由電磁閥控制并實現連續化生產。
景德鎮陶瓷股份有限公司的設備在生產本文所提及的產品時,每小時產能為350個,即一個壓制周期耗時10.3s,油腔設定的工作壓力為280atm,表1為一個周期內各階段的時間耗用表。
從表1可知,等靜壓油腔的加壓和保壓階段占到整個周期時間的73%,其中油腔的加壓時間為0.2～0.3s,保壓時間為7.2～7.3s;等靜壓油腔的工作介質選用抗磨液壓油L-HM46。表2為液壓油的部分技術參數值。
3FULENT模擬結果的分析與對比
Time=0的時刻定義為進油口開始進油的時刻,即等靜壓油腔加壓和保壓階段開始的時刻。從圖4 Time=7.5s的模型壓強投影圖可以看出,內部流場的壓強已經基本達到平衡,可以作為保壓結束的條件,從模擬的情況來看等靜壓油腔加壓和保壓階段的時間為7.5s,這和實際情況相符。
從圖5 Time=5.5s、6.5s的模型壓強投影圖可以看出,內部流場的壓強已經基本達到平衡,可以作為保壓結束的條件,從模擬的情況來看,改進后等靜壓油腔加壓和保壓階段的時間為6.5s。
4 結 論
由表3改進前后壓強值模擬結果的對比可知:
(1) 改進后的等靜壓油腔壓力場隨時間的變化更均衡,有利于提高產品外形尺寸的精度;
(2) 改進前的油腔壓強在7.5s達到平衡,改進后的油腔壓強在6.5s達到平衡,等靜壓油腔加壓和保壓階段的耗時減少1s,也即總生產周期時間減少了1s,生產效率提高了9.02%,提高了精度,降低了單位產品的能耗。
參考文獻
[1] 劉伯林.等靜壓成型時壓力對陶瓷制品的影響[J].中國陶瓷,1994,6:30-31.
[2] 韓占忠.FLUENT流體工程仿真計算機實例與應用[M]. 北京:北京理工大學出版社,2004.
[3] 王福軍.計算流體動力學分析-CFD軟件的理論與應用[M].北京:清華大學出版社,2004.
流體動力學分析范文3
【摘要】目的 觀察微波熱凝治療牙本質過敏癥的臨床效果。方法 48例牙合面磨損的牙本質敏感患者160顆患牙,隨機分為2組,每組80顆。對照組用常規的75%氟化鈉甘油脫敏,治療組用微波熱凝脫敏。結果 75%氟化鈉脫敏一周有效率77.5%,6個月有效率75%;微波脫敏一周有效率93.75%,6個月有效率90%。兩組比較差異有統計學意義(P
【關鍵詞】微波熱凝;牙本質過敏;頜面磨損
1 材料與方法
1.1 病例分析選擇2004～2007年門診就診診為牙本質過敏癥患者48例,牙合面磨損患牙160例患牙,其中男30例,女18例,年齡35～74歲,平均年齡48歲。
1.2 判斷標準治療前后用銳利探針探測患牙敏感區的位置和范圍,三用槍水霧刺激敏感區,測患者的酸痛程度做詳細記錄。輕度敏感:有酸痛但可忍受;重度敏感;對刺激不能忍受。
1.3 設備材料EC-100型微波手術治療儀器(南京億高微波子源工程有限公司),75%氟化鈉(上海第二醫科大學口腔材料廠),中華牙膏(聯合利華有限公司)。
1.4 方法將160顆患牙隨機分為2組,每組80顆,治療組用微波熱凝脫敏:用3%雙氧水擦拭,吹干,患牙隔濕,將少量牙膏均勻涂于敏感區,微波治療儀器的功率調到60W。用柱狀探頭置于患牙敏感區,持續3s,然后用探針刺激患牙敏感區,查癥狀是否消失。若有酸痛再次脫敏,直至癥狀消失。對照組用75%氟化鈉甘油脫敏:患牙用3%雙氧水擦拭,隔濕,吹干,涂75%氟化鈉2分鐘共3次,治療后1周,6個月復查。
1.5 療效標準以自覺癥狀、探診、三用槍水霧噴沖敏感區為依據分為三級:顯著:自覺癥狀消失,對上述檢查無不適。好轉:自覺癥狀明顯好轉,對檢查有輕度不適。無效:自覺癥狀及客觀檢查均無明顯改善。顯著、好轉為有效。
2 結 果
治療組和對照組分別用微波和75%氟化鈉進行脫敏治療后1周和6個月的臨床效果見表1.治療1周后,治療組有效率93.75%,對照組有效率77.5%。脫敏6個月后,治療組有效率90%,對照組有效率75%,2組有效率差異有統計學意義(P
3 討 論
牙本質過敏癥發病機理的學說有3種:神經學說,牙本質纖維傳到學說,流體動力學說。主要傾向于流體動力學說,臨床治療措施也以此為基礎[1]。有研究證實,敏感牙本質小管開放率達75%,不敏感者為24%,充分支持牙本質敏感癥治療中封閉牙本質小管的重要性,而微波熱凝治療也正是此基礎上,利用熱效應,在短時間內,使牙本質內蛋白凝固,從而引起阻斷刺激,消除敏感癥狀的目的[2,3]。本研究結果顯示,治療組與對照組相比差異有統計學意義。這可能由于氟化鈉甘油中顆粒大小不等,滲入牙本質小管的氟離子有限,療效不定所致。但治療過程中功率不可過大,時間不可過長,以免對牙髓組織造成不可逆性損傷。
【參考文獻】
[1] 樊明文.牙體牙髓病學.第2版.北京:人民衛生出版社,2005:134-137.
流體動力學分析范文4
HyperWorks是Altair公司CAE核心軟件，是一套杰出的企業級CAE仿真平臺解決方案，它整合了一系列一流的工具，包括建模、分析、優化、可視化、流程自動化和數據管理等解決方案，在線性、非線性、結構優化、多體動力學、流體動力學等領域有著廣泛的應用。作為平臺技術，HyperWorks始終遵循開放系統理念的承諾，在其平臺基礎上堅持為客戶提供最為廣泛的商用CAD和CAE軟件交互接口。同時，Altair獲得專利的按需使用的靈活的軟件授權模式，為用戶增加軟件使用的靈活性和投資價值。
目前，HyperWorks包含的產品模塊主要有：HyperMesh/HyperView/HyperGraphHyper Crash、MotionView、HyperMath、solidThinking、SimLab、RADIOSS、AcuSolve、OptiStruct、HyperStudy、MotionSolve、HyperForm、HyperXtrude等。
1.HyperMesh
HyperMesh是全球知名的頂級CAE前處理工具，問世20多年來得到不斷的豐富和完善，適應日新月異的硬件環境和日益增長的模型規模需求，其開放、靈活的特性受到廣泛認可?，F在，HyperMesh作為市場占有率最大的高端前處理工具，被汽車、航空航天、鐵道、電子、船舶、重型機械、包裝和土木工程等眾多行業認可，同時也為生物醫學、納米材料乃至文物保護等基礎研究科學提供了杰出的工具。
2.HyperView
HyperView是目前全球圖形驅動速度最快的CAE仿真和試驗數據的后處理可視化環境之一。它擁有全面的圖形處理和數據處理功能，可以用于處理有限元分析、多體系統仿真和試驗視頻的結果可視化，并支持對實驗及仿真等工程數據進行各類處理。其驚人的三維圖形處理性能和開放的接口，為CAE后處理的速度和集成性建立了新的標準。
3.HyperGraph
HyperGraph是一款非常成熟的數據分析和繪圖工具。其強大的工程數據分析和處理工具幫助用戶從海量的仿真或實驗數據中挖掘出最有價值的信息，并為其提供豐富的可視化報表。
4.HyperCrash
HyperCrash是一款專門為自動創建碰撞分析和安全評估中所需要的高精度模型而設計的前處理軟件。通過流程驅動的工作流和自動化的模型檢查和修正工具，提高了安全性仿真部門的工作效率和仿真結果的精度，幫助用戶為最復雜的碰撞和安全分析建立高質量的模型。
5.MotionView
MotionView為分析師和設計者們提供了一個直觀而強大的接口來研究機械系統。作為多體動力學仿真市場上唯一的獨立于求解器的建模環境，其開放系統設計幫助最終用戶簡化了定制和自動化的工作，實現高度的自動化或交互式建模。
6.HyperMath
HyperMath是一個通用的數值計算環境，使用戶方便地開發和執行定制的數值操作于不同的數據類型，包括與CAE前后處理相關聯的數據。它包含一個強大的和靈活的編程語言，全面的數學和工具庫，集成的代碼開發環境，數據可視化和通用數據格式的直接支持。
7.solidThinking
solidThinking是一款專為設計師打造的三維設計/造型軟件，它幫助用戶輕松、快速、低成本地探索、評估新創意。目前它已被廣泛應用于消費品、首飾配飾、產品包裝、家具設計、建筑工程等領域。其中Inspire模塊更是面向設計工程師的快速概念創新設計優化軟件，其清晰的用戶界面及優異的易用性使得幾乎沒有CAE背景的工程師可以快速掌握，被行業稱為“綠色設計精靈”。
8.SimLab
SimLab是面向工作流程、基于先進的特征識別和映射技術的有限元建模軟件，可以幫助用戶快速而精確地模擬復雜幾何體和復雜裝配模型的工程行為，減少有限元建模中的人為錯誤以及手工創建有限元模型和解釋結果中的巨大時間消耗。
9.RADIOSS
RADIOSS是精確而可靠的多學科求解器，為企業提品在真實使用環境下的性能虛擬仿真，幫助提升產品的剛度、強度、耐用性、NVH特性、碰撞安全性能、可制造性等，并降低物理實驗的成本，提升整體研發效率和質量。RADIOSS融合了線性與非線性結構有限元求解技術、多體動力學仿真技術和流固耦合仿真技術。
10.AcuSolve
AcuSolve是一款領先的基于有限元的通用計算流體動力學（CFD）求解器。它以超凡的穩健性、快速和高精度著稱。AcuSolve簡單的操作界面，方便各層次研發人員使用，既可作為獨立的產品使用也可以無縫集成到現有的設計和分析工具中。
11.OptiStruct
OptiStruct于1993年問世并在次年即獲得《IndustryWeek》年度技術獎，隨后在過去的近20年中不斷證明了其在結構設計領域革命性的創新意義。在航空業，包括Airbus A380、A350、Boeing 787、Dornier 728和F35及國產商業飛機等最新機型的研發全部采用了該技術實現性能提升和減重及復合材料部件優化設計。在汽車、機械和軌道交通領域，OptiStruct則被廣泛用于輕量化設計、強度提升、降噪和減振。在建筑與土木工程領域，OptiStruct則被用于尋找最佳的結構布局。在電子和消費品行業，其帶來了更輕便和耐用的產品。
12.HyperStudy
HyperStudy是一個開放的多學科優化平臺，以其強大的優化引擎調用各類FEA、MBD、CFD求解器，甚至Matlab或Excel等非CAE軟件實現多參數的多學科全局優化。其應用領域極為廣泛，上至“Aurora”火星登陸器，下至各類快速消費品和體育用品。它幫助工程師和設計師改進設計、進行“Whatif”研究、對試驗數據進行相關性研究、優化復雜的多學科設計問題以及評價設計的可靠性和魯棒性。
13.MotionSolve
MotionSolve采用一種新的具有革命性意義的多體動力學表述技術，代表著新一代的多體動力學分析系統。它為分析人員和設計者提供了豐富的建模要素，可以用最少的假設條件準確地建立復雜的機械系統模型。
14.HyperForm
HyperForm是功能全面的基于有限元的金屬鈑金沖壓成型和液壓成型仿真工具，其功能涵蓋從工藝過程設計到模具和零件設計的整個過程。
流體動力學分析范文5
Mario Primicerio Universita di Firenze,Italy
Renato Spigler Univerita di Roma 3, Italy
Vanda Valente IACCNR, Roma, Italy(Eds.)
Applied and Industrial
Mathematics in Italy
Proceedings Of The 7th Conference
2005,587pp.
HardbackUSD:162.00
ISBN 9789812563682
本書是意大利應用和工業數學協會(SIMAI)于2004年9月20~24日在意大利威尼斯舉行的第7屆學術會議的論文集。該會議展示了意大利學術界近年來在應用數學和工業數學研究中取得的成果，涉及到的應用領域很廣泛，如工程、財金、材料科學、環境科學、生物學等，與之有關的數學分支也很多，從嚴格的分析學到計算技術，從建模到源于工程的模擬，等等。
全書共收從提交大會的報告中選取的52篇論文，其中一部分是全文，多數是擴展了的簡報。部分論文作者和題目如下：①G.Ali等：半導體數學建模的新視野；②G.Argentini：計算流體動力學模擬中稀疏矩陣和樣條插值的應用；③R.Balli等：高速火車附近的空氣動力學效應；④A.M.Bersani等：MAPK級聯中信號傳輸通道研究中的數學方法；⑤D.Carfi:具有連續狀態變程的量子統計系統；⑥A.Casagrande等：并行網絡適應；⑦P.Ciarlini：數字成像中線虧損的多水平恢復方法；⑧M.Costanzo等：球上散布數據擬合的并行算法；⑨N.Del Buono等：一般線性矩陣群上的常微分方程的幾何積分；⑩D.De Tommasi等：一類各向同性彈性材料中的不連續性曲面；P.Di Lorenzo：數學與音樂：乍看之下令人驚異!R.Fabbri等：指數對分法與非線性H∞控制問題；H.Herrmann等：相對論連續統理論中的自旋公理；N.Parolini等：粘滯自由曲面流的有限元水平集方法；S.Spinella等：微電子部件中參數選取的后驗多目標最優化；P.Teofilatto：最優控制論中的纖維叢；F.Tosi：格Boltzmann模型對開系統的一個應用。
本書對于了解意大利近年來應用和工業數學研究情況具有參考作用，可供應用數學科研人員和有關工程人員閱讀。
朱堯辰，研究員
(中國科學院應用數學研究所)
流體動力學分析范文6
摘要：為了研究葉片浸入深度對攪拌機內部流場的影響規律。應用Fluent計算流體動力學軟件對攪拌機內部流場進行三維數值模擬，采用非結構化四面體網格，利用多重參考系方法，選用非穩態Mixture多相湍流計算模型，分析了攪拌機內部流體濃度、速度和湍動能等參數隨葉片浸入深度不同而產生的變化和分布情況，揭示其內部的流動規律。模擬結果表明：中心攪拌機械在葉片軸線下方存在流動呆滯區，造成混合不暢；葉片的浸入深度對攪拌機內部湍動能值影響較小，但是對其固相分布卻產生重要影響，因此要合理選擇葉片的浸入深度；葉片的浸入深度等于液體高度的1/2，能夠達到最佳的混合效果。研究結果對于揭示攪拌機械內部流場的流動規律，以及設備的優化設計和運行管理提供了參考依據。
關鍵詞：葉片；攪拌機；流場；數值模擬；浸入深度；固相體積濃度；流動規律；混合效果
中圖分類號：TU642+.1;TK72 文獻標識碼：A 文章編號： 1672-1683（2012）01-0022-05
Numerical Simulations on Effects of Submerged Depth of Vanes on Flow Field in Mixing Machine
LI Guo-wei1,FENG Xin-wei2,CUI Jun-kui1,SUN Qi1
(1.College of Mechanical Engineering,Liaoning Technical University,Fuxin 123000，China;2.Higher Vocational and Technical College,Shenyang Agricultural University,Shenyang 110122,China)
Abstract:In order to investigate the effects of the submerged depth of vanes on the flow field in a mixer,a three-dimensional numerical model was developed to simulate the internal flow field in a mixer using computational fluid dynamics software called Fluent.The numerical simulation used the unstructured tetrahedron grids,multi-reference frame,and unsteady Mixture multiphase turbulent calculation model to analyze the variation and distribution of the concentration,speed,and turbulent kinetic of the internal fluid in the mixer under the changes of the submerged depth of vanes,thereby revealing the characteristics of the internal flow in the mixer.The simulation results showed that the central mixing machine has a flow dull area below the axis of the vanes,which can block the mixing process.Also,the submerged depth of vanes had insignificant effects on the internal turbulent kinetic values in the mixer;however,it can have significant effects on the solid phase distribution.Therefore,the submerged depth of vanes needs to be selected reasonably.The mixer can have the best mixing effects when the submerged depth of vanes is half of the liquid height.The simulation results can provide reference information for the optimization of the equipment design and operation management given that the internal flow in the mixer can be characterized using the numerical simulation.
Key words:vanes;mixing machine;flow field;numerical simulation;submerged depth;solid phase volume concentration;flowing discipline;mixing effect
攪拌機械是利用機械力和重力等，將兩種或兩種以上物料均勻混合起來的機械?；旌线^程主要涉及固液、氣液和液液的均勻混合及分散等多相流動問題。它可以將多種物料，如水泥、砂、碎石和水混合成均勻的混凝土濕料等；可以增加物料接觸表面積，以促進化學反應；還可以加速物理變化，例如粒狀溶質加入溶劑，通過攪拌機械的作用可加速溶解混勻。因此，攪拌機械被廣泛的應用于石油化工、食品、造紙、能源、建工、醫藥及環保等行業中。
計算流體動力學技術作為流場模擬研究的重要手段和方法，在一定程度上彌補了半經驗設計方法的缺陷，其在性能預測、內流仿真和流動診斷等方面的應用對攪拌設備的放大設計具有指導意義［1］。近年來，國內外諸多學者針對攪拌機械內部流場的數值模擬研究取得了許多有價值的成果，如文獻［1-5］和文獻［6-14］等分別對多層槳葉和單層槳葉攪拌機械內部流場進行了數值模擬研究。
本文采用計算流體動力學軟件Fluent中的多重參考系(Multiple Reference Frame,MRF)方法解決攪拌區域的運動問題。MRF方法根據運動特征將計算域劃分成多個部分，分別使用不同的運動參考系來處理。攪拌槳附近流體隨槳一起旋轉運動，采用旋轉坐標系(非慣性參考系)，其余部分采用絕對直角坐標系(慣性參考系)。應用非穩態Mixture多相計算模型和標準k-ε湍流模型，對攪拌機內部流場進行三維數值模擬，分析了攪拌機械內部介質各種（濃度、速度和湍動能等）參數隨葉片浸入深度不同而產生的變化和分布情況。研究結果對于分析和探索攪拌機械內部流場的流動規律，進而對于攪拌機械的優化設計和運行管理等具有一定的借鑒和參考意義。
1 攪拌機三維建模及網格劃分
本文應用GAMBIT前處理軟件生成攪拌機三維實體模型并采用四面體結構劃分網格，為了精確計算結果，將葉片區域的網格加密，見圖1，對應的幾何參數及測量點位置見圖2，各參數尺寸見表1。
2 仿真模型描述
2.1 建立控制方程
本文采用雷諾時均方程法對各變量的方程進行處理。雷諾時均法將非穩態控制方程對時間作平均，在所得的時均物理量的控制方程中包含了脈動量乘積的時均值等未知量，因此所得方程個數小于未知量的個數，致使控制方程組不封閉。要使方程組封閉，必須引入新的湍流模型。這種模型把未知的更高階的時間平均值表示成較低階的、在計算中可以確定的量的函數。標準模型是雷諾時均法中解決湍流問題的一種模型，該模型是形式最簡單的兩方程湍流模型，適用范圍廣，并能得到合理精度的模擬值。
各相質量守恒方程：
(αqρq)t+xi(αqρqUqi)=0（1）
各相動量守恒方程：
(αqρqUqi)t+xi(αqρqUqiUqj)=
-αqpxi+xiαqμqUqixj+Uqjxi+（2）
αqρqgi+Fqi-23xiαqμqUqmxm
式中：Uqj-q相在i方向上的速度;Fqi-經過平均處理的相間作用力。
標準k-ε湍流模型：
t(ρlαlk)+xi(ρlαlUlik)=
xiαlμtσkkxi+αl(Gk-ρlε)（3）
t(ρlαlε)+xi(ρlαlUliε)=
xiαlμtσεεxi+αlεk(C1Gk-C2ρlε)（4）
式中：Gk-由于平均速度梯度引起的湍流產生率;μt-湍動黏度，C1=144、C2=192、σk=10和σε=13為經驗常數［15］。
2.2 邊界和初始條件設定
邊界條件設定：由于應用MRF方法進行模擬，所以將初始運動區域內的流體域設定以葉片相同轉速進行旋轉，取=240 r/min；將軸和葉片定義為運動邊界，邊界類型均為壁面邊界；將攪拌機壁面定義為靜止壁面邊界條件。初始條件設定：容器出口處相對參考壓力設置為一個標準大氣壓；水面上方空氣體積分數為1，液體下方1/4處設定初始固相體積濃度為50 %、密度2 600 kg/m3、粒徑01 mm的固體顆粒。葉片初始速度為0 r/min。
3 結果與討論
3.1 浸入深度對湍動能的影響
圖3是過旋轉軸中心豎直截面上，不同葉片浸入深度時的湍動能分布，由于其對稱分布，所以取截面的一半。由圖3可知,流場湍動能最大值出現在葉片端面處。當葉片浸入深度較小時，如圖3(a)所示，攪拌機上部區域等值線較密集，湍動能值較大，說明運動效果較好，反之下部區域等值線較稀疏，湍動能值較小，說明運動效果較差。由圖3(c)可知,當浸入深度較大時，湍動能等值線分布及流體運動情況與圖3(a)相反。圖3(b)顯示，湍動能等值線分布均勻，流體運動效果最好。因此選擇一個適當的浸入深度，可以使攪拌機內湍動能分布均勻，從而提高攪拌機內固液相的混合效果。在5種浸入深度條件下，湍動能數值介于002~022 m2/s2之間，說明葉片的浸入深度對攪拌機內部湍動能值影響不大，然而對其固相濃度分布卻產生重要影響。
3.2 浸入深度對速度的影響
圖4是過旋轉軸中心豎直截面上，3個不同葉片浸入深度下攪拌機內部速度矢量場。當浸入深度為150 mm時，葉片周圍介質循環流動效果較好，然而由于葉片距容器底部比較遠，攪拌機下部區域速度場發展不夠充分，不能夠迅速的把固體顆粒帶出這個區域，影響混合效果。當浸入深度為200 mm時，葉片周圍的介質循環流動充分發展，可以兼顧到容器上部和下部兩個區域，固相顆粒分布比較均勻，可以取得最好的混合效果。浸入深度為250 mm時，葉片上部的介質循環流動充分發展，葉片下部的介質循環流動由于過于接近底壁，發展不夠充分，影響混合效果，同時由于距離液面處距離較遠，使得液體上部區域的流場發展也不夠充分，造成混合效果不好。
3.3 浸入深度對固相濃度的影響
選取圖2中所示的4個測量點為研究對象，以時間為橫坐標，固相體積濃度為縱坐標繪制曲線見圖5(a)-5(d)。通過對圖5分析可以看出，對于測點1(圖5(a))，初始固相體積濃度為50%，經過20 s后，每條曲線均趨向于混合后的理論固相體積濃度值125%，其中M=200 mm時，固相濃度的降低速度最快，并且混合后的數值比較接近理論固相體積濃度值。另外，對于葉片中心旋轉的攪拌機，在葉片軸線下方由于徑向速度較小，固相體積濃度值始終大于理論值，因此葉片下方存在混合呆滯區。對于測點2(圖5(b))，固相體積濃度均趨于但是小于理論值，其原因是該點處于葉片活動區，該處速度較大，壓力較小，來自下部的高濃度的固相顆粒與來自上部的純水不能完全充分混合，造成兩者混合后的固相體積濃度值低于理論值。對于測點3（圖5(c)），混合充分完成，該點處的混合濃度最接近理論值。對于測點4，初始固相體積濃度為0%，經過20 s后，每條曲線均趨向但小于理論固相體積濃度值，其中M=200 mm時，固相濃度的上升速度最快，并且混合后的數值最接近理論固相體積濃度值，對比其他各點，混合后的該點固相體積濃度值最小，說明該點周圍區域混合效果最差。
綜合比較5種葉片不同浸入深度流場參數變化規律后發現，當M=200 mm時，即葉片的浸入深度等于液體高度的1/2時，在相同的攪拌時間內，能夠達到最佳的混合效果。
4 結論
通過上述分析，葉片不同浸入深度對于攪拌機內部流場的影響，可以得出如下幾點結論。
① 對于葉片中心旋轉的攪拌機，在葉片軸線下方由于徑向速度較小，因此存在混合呆滯區。
② 葉片的浸入深度對攪拌機內部湍動能值影響較小，但是對其固相體積濃度分布卻產生重要影響，因此要合理選擇葉片的浸入深度，從而使湍動能分布均勻。
③ 葉片浸入深度過大或過小，均會降低攪拌機內部流場運動的穩定性、均勻性和混合效果。因此，合理選擇葉片的浸入深度至關重要。在相同的攪拌時間內，建議選取浸入深度等于液體高度的1/2，這樣會達到最佳流場形態和混合效果。
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