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静态混合器广泛应用于水利、供水、环保、化工、石油等行业,其制作工艺和混合效果受到人们的普遍关注。针对双向流新型静态混合器进行试验研究与数值模拟,对于完善双向流静态混合器设计,使其走向定型化和产品化具有重要的理论意义和现实价值。 (1)本文在调研和分析国内外有关静态混合器研究与应用成果的基础上,利用均匀设计的理论和方法,设计出6种结构尺寸参数组合的双向流静态混合器混合单元,并分别进行了流体力学性能试验,确定了每种结构适台的流速和压力范围;将六种结构的双向流静态混合器和其它典型的静态混合器的能耗进行了对比,表明双向流静态混合器在能耗方面具有明显的优势。 (2)运用Fluent数值模拟软件,建立实际的物理模型,选定数值模拟方法、设置计算模型的求解算法和指定计算区域的操作环境、流体的物理性质和边界条件,将压力降和流量数值模拟结果和试验结果进行对比,结果表明模拟值较试验值偏大,两者的变化趋势一致,数值模拟过程中模型和参数的设置具有可靠性。 (3)建立了管式静态混合器的物理模型,分别从流场、压力降和混合效果进行了数值计算和分析,阐述了双向流静态混合器的混合过程和混合机理,对比分析了它们的混合效果,并与萁它典型的静态混合器的混合效果进行对比,结果表明在混合效果方面,它也具有一定的优势。 (4)采用灵敏度分析方法分析了结构尺寸参数对压力降和混合效果的影响程度,结果表明,在四种结构尺寸参数中,对压力降的影响灵敏度由大到小的依次是边壁距离a、过水孔径b、空问角c、间距d;对混合效果的灵敏度由大到小的依次是边壁距离a、空间角 c、过水孔径b、间距d。 试验研究与数值模拟结果表明,双向流静态混合器具有能耗低、混合效果好的优点。其研究成果可为该产品定型化提供技术支持和重要的理论依据。