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由于该课题是在层流流域进行仿真模拟，因此采用多重参考系模型。

1。5 螺带型搅拌槽轴功率的相关计算 

多数研究表明螺带式搅拌器适合于高粘度流体的混合，其功率消耗已有许多相关的计算式发表。但发表的这些论文中搅拌器高度与直径的比值绝大多数在0。94-1。2狭小范围内，因此有关搅拌器高度对功率消耗的影响的研究有些不足用，采用不同算式所导致的结果差距也很大，并且许多的实验装置都是使用平底的搅拌槽而不是椭圆或碟型底等工业用槽，所以如果直接采用这些计算式来直接计算估计工业所用螺带式搅拌器的功率消耗，会有很高误差产生。

螺带式搅拌器在假塑性流体中功率消耗的计算，通常采用表观粘度法(Metzner常数法)。然而螺带式搅拌器的Metzner常数Ks值都要通过实验计算得出，而相应的论文数据较少。因此朱秀林等人通过CFD软件模拟实验研究了双螺带-螺杆搅拌桨在高黏度牛顿流体和假塑性非牛顿流体中流场分布特点，并采用的是适合于工业应用的几何尺寸的螺带做了多组实验，在层流域测定高黏度流体的搅拌功率消耗，研究搅拌器几何尺寸，主要是搅拌器高度对功率消耗的影响以及Ks与搅拌器特性参数的关系，并用回归分析方法分析得出螺带一锚搅拌器的功率消耗和Ks的计算式[7]。

厉鹏[8]的硕士学位研究模拟同心双轴系统下各搅拌桨功耗时，内、外桨同时旋转，对其扭矩进行论文网模拟。该实验主要是采用同轴内、外桨，模拟双桨同和异向的功率特性。并分析它与单桨的功率特性，得出相应的影响因素。也同时做了在双轴不同转速比的功率曲线，并得出以下结论：

1)在层流中相同雷诺数下，无论在内外正异向旋转，内桨的功耗与单独内桨旋转时差距不大。即在外部的桨叶层的转速增加对内部的影响不大。原因是因为在层流中，内桨的转速较低，同时由于外部桨叶旋转所产生的切向流对内部流动层影响不大；但是另一方面，在此条件下外桨功耗会受内桨转速的影响，内桨转速比越大对外桨的影响也会越大。

2)而在过渡区相同雷诺数下，无论在内外正异向旋转，内桨的功耗准数相比单独内桨旋转要有所增大，并且内桨对外部的功率影响较大。同向旋转时，内桨叶功率增大；异向旋转时，外桨叶功耗增大。且在相同速度下，同向旋转功耗要低于异向。

Wang等[9]人使用内外螺带搅拌器混合牛顿和非牛顿流体的实验数据显示：功率常数随剪切稀释性的作用增大而减小，Metzner-Otto constant常数KS随着平流层的流动指数n的增长而迅速增加。这是一个已经被提出用来简单推测Metzner-Otto constant常数KS相关方法。

通过比较不同的推测KS的数数学分析，得出一个新的算法推测KS：

1)Kpn的值由不同的n的实验数值测出

2)Rieger-Novak 理论应该被用作首次判断KS是否是n的一个函数。如果KS独立与n，那么这个理论可以直接用来推出KS

3)另外，Brito-De La Fuente et al。 理论（1997）应该被用作修正Kpn和n之间的关系。通过这个理论可以确定这个模型的参数，然后进一步修正KS和几何模型之间的关系。

4)最后，就可以得到完整的几何与流动指数n的相关系数KS并能用于搅拌器的设计。

2 研究目的、意义以及内容

2。1 研究目的

本课题的研究目的是通过使用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics，CFD)技术研究对同轴异速双螺带组合搅拌槽。通过对搅拌槽进行数据模拟，流域分析，进而分析得出不同转速、内外螺带不同转速比、正异向旋转混合等变化对搅拌槽内的双螺带组合桨的混合效率、搅拌物的混合时间及流体整体剪切速率影响。并通过数据分析研究内外双螺带不同转速比以及旋转方向等因素对搅拌槽的内功率和混合特征的影响，借此为更有效率的混合搅拌槽的设计与制作提供理论基础。 (责任编辑：qin)