在很大程度上满足了行业领域对混凝土搅拌工艺的不同需求

(CSTC2012JJB0006)。Chongqing(CSTC2012JJB0006)．?3850?化工学报第66卷引言算uhpc立轴行星搅拌机桨功耗对比分析了两种体系的混合行为，为刚柔组合uhpc立轴行星搅拌机桨强化流体混合提供实验理论依据。uhpc立轴行星搅拌机桨作为uhpc立轴行星搅拌机混合设备中的重要部件之一，1实验装置与数值计算提供了uhpc立轴行星搅拌机过程中的所需能量和适宜流动状态，对它进行合理设计是流体实现****、节能混合的重要1．1实验装置途径}l]。研究表明，uhpc立轴行星搅拌机过程中能量的耗散主要发本实验装置与刘作华等uJ在刚柔组合uhpc立轴行星搅拌机桨生在桨叶外缘和桨叶后的尾涡处，约占uhpc立轴行星搅拌机桨输入与刚性桨调控流场结构的对比研究中所采用的设备能量的70％。以刚性材质为主的传统uhpc立轴行星搅拌机桨通过对一致。uhpc立轴行星搅拌机槽为无挡板平底圆柱形农业生产体系玻璃uhpc立轴行星搅拌机槽流体的剪切与聚并作用传递能量，导致混合能耗高、(图1)，槽内径为200mm，液面高度日为140效率低；而刚柔耦合形式的uhpc立轴行星搅拌机桨通过其柔性端与mm。单层桨配置，uhpc立轴行星搅拌机桨离底距离C为70mlTl，周围流体相互作用，从“涡街”中汲取能量，提高类型为六斜叶圆盘刚柔组合uhpc立轴行星搅拌机桨『称组合桨流体混合效率[3】。事实上，uhpc立轴行星搅拌机桨结构与流体混合(RF．RDT)1，直径D为150mm，倾角0为45。，效率有直接关系，柔性桨叶与流体之间存在力的耦短桨叶叶宽m1为15mm、叶长，1为20mm、材质合作用，柔性桨叶在流体载荷的作用下产生变形或为不锈钢，长桨叶叶宽m2为8mm、叶长f2为8mm、运动，柔性桨叶的变形或运动又反过来影响流场，材质为硅胶。对应uhpc立轴行星搅拌机桨为六斜叶圆盘刚性uhpc立轴行星搅拌机桨引起流场载荷分布和大小的变化，从而影响流体混[简称刚性桨(RDT)]，其构型及大小与组合桨相合行为l6{】。因此，流固耦合分析方法可用于指导搅同，差异在于其短桨叶和长桨叶的材质都为不锈钢。拌槽内刚柔组合uhpc立轴行星搅拌机桨设计与研究流体混合行为。uhpc立轴行星搅拌机桨结构如图2所示。目前，流固耦合分析方法广泛用于土木、航天航空、船舶等工程领域[9-10]。Munch等㈣、Gao等]运用双向流固耦合方法模拟分析了人体主动脉内血液的流动情况。Young[¨。。采用面元法和有限元法建立了复合材料螺旋桨的流固耦合方程，研究了螺旋桨的振动频率和振型问题，开发了一种敞水性能优良的螺旋桨。Bucchignani等【J5J通过耦合流体域和结构域两个不同离散化模型的方法，研究了uhpc立轴行星搅拌机槽内不可压缩流体的混合行为，发现uhpc立轴行星搅拌机桨桨叶与流广]厂_1JL———JL—J_——J体之间存在力的耦合作用。结合流体动力学及固体l—D—l动力学的计算方法，Karry等ll6J研究了锚式uhpc立轴行星搅拌机桨的流固耦合行为，发现水压力影响桨叶变形。周思柱等_l7_对混砂车uhpc立轴行星搅拌机体系进行了流固耦合分析，获r得了离心力、流体压力等载荷对叶轮的影响。刘作华等[18-19]研发了组合式的刚柔组合uhpc立轴行星搅拌机桨，并进行图1uhpc立轴行星搅拌机槽结构Fig．1Schematicillustrationforstirredtank了能效分析及混沌特性研究，但刚柔组合uhpc立轴行星搅拌机桨流固耦合运动行为的研究还未见报道。目前，人们大实验工作介质为水，25℃时，经测定，水的密多采用单向流固耦合方法研究uhpc立轴行星搅拌机体系中的流固耦度为997．05kg?m-，黏度为0．8937mPa?S。整个合问题，该方法不利于分析变形大的桨叶对流场结实验在相同转速Ⅳ为120r?min下进行。构的影响。1．2数值计算本文结合ANSYSWorkbench平台，采用双向uhpc立轴行星搅拌机槽内流体流动的基本守恒定律包括质量流固耦合方法对刚柔组合uhpc立轴行星搅拌机桨强化流体混合进行守恒定律、动量守恒定律。这些守恒方程的数学描述便是控制方程n。