不同組合槳煤漿攪拌槽混合特性的數值研究

(中國五環工程有限公司，湖北 武漢 430223)

隨著水煤漿制備與燃燒技術的發展，水煤漿已部分代替燃油和燃煤，成為一種新型的燃料。水煤漿是一種多相流的流體，懸浮物為顆粒狀物質。本文采用計算流體力學(CFD)方法對流動混合過程進行數值計算，以模擬槽內的流動混合特性。

目前，國外馬里蘭大學的Calabrese教授及浙江大學的王瑾教授對臥式放置的煤漿混合槽內的氣液固三相流動進行了實驗研究和數值模擬；Chmalzrief教授計算了單層渦輪槳的三維濃度場分布，并利用文獻數據進行了驗證，認為計算結果與湍流模型選擇密切相關；王定標教授利用粒子圖像測速(PIV)和CFD技術研究了攪拌槽內雙層槳葉不同位置的流場和示蹤劑濃度分布情況，模擬結果與實驗結果基本一致。

然而，目前國內外對水煤漿多層組合槳攪拌槽內流動混合的研究較少。本文運用CFD方法對3種槳型的煤漿攪拌槽進行了數值計算，研究了不同漿葉組合對攪拌槽混合性能的影響，對水煤漿攪拌槽的深入研究和新型煤漿攪拌槽的設計開發具有一定的指導意義。

1 數值模擬方法

1.1 幾何模型

本文選用化工生產中廣泛應用的2種槳葉結構組合成3種攪拌槳型，對3種槳型的煤漿攪拌槽進行模擬研究。2種槳葉結構見圖1，圖1(a)為平直槳葉；圖1(b)為45°折葉渦輪槳葉。3種槳型的煤漿攪拌槽結構見圖2，圖2(Ⅰ)為單層平直槳煤漿攪拌槽；圖2(Ⅱ)為雙層45°折葉渦輪槳煤漿攪拌槽；圖2(Ⅲ)為平直槳葉-45°折葉渦輪槳葉組合槳煤漿攪拌槽。……