2.2 生成网格 13

2.3 CFX 前处理 14

2.4 数值求解 15

2.5 后处理 15

3 结果与讨论 16

3.1 流场特性 16

3.2 速度分布 19

3.3 混合时间 27

3.3.1 同一监测点位置不同转速比对混合时间的影响 27

3.3.2 同一转速比不同位置的混合时间规律 30

3.4 剪切速率 32

3.4.1 剪切速率云图 32

3.4.2 竖直方向剪切速率分布曲线 35

3.4.3 水平方向剪切速率分布曲线 36

3.4.4 最大剪切速率和体积平均剪切速率 41

4 结论 45

致 谢 47

参考文献 48

1 前言

1.1 本课题所用技术及其原理概况

通过 CFD 此项已经成熟技术来设计和预测新型搅拌槽在一定数值条件下的 混合特性，是业界最常用的方法。其始于年份 [1]是 1910 -1917 年， 英国科学家 L. F. Richardson 在计算圆柱绕流和大气流动情况想到借助有限差分法迭代求解 计算 Laplace 方程，想通过这种方法来理论性准确预测天气情况，遗憾的是， 限于时代技术思想不成熟，最后以失败告终。1928 年, CFD 里程碑式的著名论 文由三个应用数学家: K. O. Friedrichs , R. Courant, 和 H. Lewy 发表[2], 开创稳定 性问题的研究。之后二战中产生了 CFD 的核心思想-人工黏性思想和以 John von Neumann[3]发明人命名的使用 最多的 CFD 稳定性分析方法。计算机流体力 学技术自上世纪六十年代末起，毫无征兆进入飞速发展黄金期，此间 20 余年里 它在计算方法等的理论研究以及在导弹等领域的应用研究, 都不断改善，取得了 质的飞跃.起初它只被广泛应用于航空工业航空器材设计研发，八十年代以后被 广泛应用在化学化工领域、航空航天领域、生物工程、汽车等各种领域，其本 身平台也因为科学高速发展不断完善改良，平台变得更加简单友好，操作变得 更加简单。

本课题基本原理即为，运用数值模拟方法用计算机求解复杂连续性方程， 得出流体运动的一些普遍规律，服务于后续研究流体运动特性，是对流体流动 特性研究一种方法。理论上说来，三大基本守恒定律：质量守恒定律，动量守 恒定律，能量定律，是计算机流体力学的基石，他们是使用数值计算方法求解 控制方程组时所涉及的连续性方程，纳维斯托克斯方程和能量方程所涉及的基 础。

1.1.1 搅拌槽计算流体力学现状

流体力学分为理论、实验流体力学，理论流体力学目前只能解决少数接近 理想状态的问题，对于现实多重因素干扰的复杂情况，只能借助计算机流体力 学，其正是为弥补这种分析上的欠缺而产生的。搅拌槽内流场的研究广泛应用 到计算机流体力学，通过在计算机上改变其中操作数值（雷诺数，搅拌槽沟行， 叶轮等），来方便的模拟计算得到相关数值，再通过后续处理得到搅拌功率，最 大剪切速率，体积平均剪切速率，搅拌效率等，从而为现实生产提供一定参考 指导意义。

近几年，已经问世的新的粒子图像测速法（Particle Image Velocimetry,简称 PIV 技术），也就是 结合摄像机和图像处理技术分析出一个面（plane）的流体