技术信息
数值模拟或将成为搅拌器未来发展的重大因素
搅拌槽内流场的实验研究开展的比较早，但是由于搅拌槽内的流动是三维和高度不稳定的湍流，脉动和随机湍流给流速测定带来了很大的困难。比较成熟的测量流场的方法是采用激光多普勒测速仪以及采用更先进的粒子成像测速仪来测量搅拌槽内流场，LDV测量只能在某一测点处一段时间内进行，不能对流场进行同时测量，因而LDV不能用于研究非稳态流动。PIV可以瞬时得到整个流场的分布，目前PIV技术已经不再局限于二维粒子图像测速仪技术，一些改进的技术例如三维粒子图像测速仪以及时间解析粒子图像测速仪技术都已经有了应用。
无论是LDV还是PIV技术，都需要花费大量的时间来进行测量。近年来随着电子计算机的发展，计算流体力学技术的发展为研究搅拌槽内流场提供了新的思路和方法。1982年，Hervey第一次将CFD方法引入到搅拌槽内流场的数值模拟，用CFD方法预测了搅拌槽内的二维流场。近三十年，CFD技术得到了很大发展，在搅拌槽内流场模拟的研究中，较为成功的商业软件有PHOENICS、CFX、STAR-CD、FLUENT、PRO/E等等。CFD研究方法也比较多，目前应用最广泛也最成熟的是利用黑箱模型法进行稳态分析，除此之外，还有动量源法、内外迭代法、多重参考系法、滑移网格法、动网格法等等
CFD技术虽然得到了长足的发展，也有许多优点，但是CFD技术相对来说还是不够成熟，有许多缺陷仍旧无法解决，例如：黑箱模型法仍旧需要通过实验来确定几何边界，并且一套边界条件只能用于相似的几何体系，另外就是不能获得桨叶附近流场的详细信息，限制了数值模拟在装置优化和放大设计中的应用，通用性不强；多重参考系法只对于定常流动有意义，而且旋转速度必须是常数；滑移网格法是一种非稳态模拟方法，但是该方法计算资源比较大，对内存、CPU速度都有比较高的要求，另外即便采用很高的网格密度，对湍流动能的预测仍然严重偏低。
早期的数值模拟一般侧重于功率准数、混合时间和传热系数的关联上，而对流动本身的研究则别较少，早期的数值模拟也很少进行实验论证。而近年来，国内外的学者侧重于对流场的模拟及功率耗散等，同时为了验证CFD模拟的精度，往往会利用LDV、PIV技术以及示踪技术等对数值模拟的结果进行了实验论证，CFD分析和实验测试两者之间相辅相成，实验测试可以为数值计算的可靠性提供依据，而数值计算有助于更直观地捕获流场特性，此外还可以补充某些测量手段无法获得的数据。
上一篇：搅拌器的双重智能化表现