静态混合器流动特性的CFD研究进展

　　流体的流动速度是流场最为基本的物理量，对流动特征的认识很大程度上取决于速度场的获得。大多数描述流场的导出量都直接或间接和速度参量建立联系，如环量、涡量、流函数等等。对静态混合器内流场的研究也是如此，多年来国内外诸多研究者以流速场为出发点展开了对静态混合器的流动特性研究。由于静态混合器内混合元件的存在，其内流速场非常复杂，对其研究主要采用应用计算流体力学进行数值模拟和应用流动测量技术进行实验两种方法。

　　虽然许多研究者不断提出新型的静态混合器结构设计，但是由于其复杂的内部结构，对静态混合器内部的流场分布情况、流体之间的传质过程等混合机理方面的研究却相对较少。

　　Hobbs和Muzzio等人利用CFD软件对Kenics型静态混合器低雷诺数情况下流场进行求解,并对影响流动和混合的混合器的结构参数进行优化。他们模拟了一个内置六个混合元件的Kenics型静态混合器,把这个混合器的结构分成三段，进口段、中间段和出口段，进口由一段空管和前两个元件组成，出口段由后两个元件和它们后面的空管组成，中间段由第三和第四个元件组成。发现流场与混合器的结构相类似呈周期性变化，相邻的两个混合元件构成一个周期，从第三个元件开始流场的形态开始重复。

　　由此，他们认为其它任意长度的混合器都可以看成是有这样的三段组成，只不过是把中间段的两个元件任意重复而已。他们针对混合器复双组分单一液相流的静态混合器来说，其混合效果主要受两个因素决定:流体湍流强度、流体在混合器中的停留时间。并由流体力学理论得到，增强流体湍流强度通常是增大流体的剪切强度:或者是改变沿流向速度.

　　GK型静态混合器的湍流强度低于SK型，压力降是SK型的55.4%-57.9%，但两者的传热膜系数相近，得出GK型具有较高的综合性能的结论。

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