无处不在的搅拌仿真！从Fluent偏心双叶片搅拌器仿真说起

导读：搅拌器仿真通常使用流体动力学（CFD）软件来模拟搅拌器在搅拌罐内产生的流体流动。这种仿真可以帮助工程师和设计师了解搅拌器的性能、混合效果以及可能存在的优化点。本文向读者朋友介绍Fluent偏心双叶片搅拌器仿真过程，如有不当欢迎批评指正。欢迎私信或留言讨论技术。

搅拌仿真工程应用

一、无处不在的搅拌仿真

搅拌仿真，与我们的生活息息相关。例如在化工行业中，搅拌器主要用于反应和混合物的制备，如合成树脂、粘合剂、涂料、颜料、染料等的生产过程。搅拌器仿真可以帮助优化工艺参数，如搅拌速度、混合时间等，以提高产品质量和产量。在食品行业中，搅拌器被广泛应用于各种乳制品、饮料、果汁、调味品等加工过程中的混合和搅拌。搅拌器仿真可以模拟不同搅拌条件对食品质量的影响，帮助确定最佳的搅拌参数和工艺条件。在制药领域，药品生产过程中需要经过多个混合和反应步骤，搅拌器可以有效地提高药品的质量和生产效率。搅拌器仿真可以模拟药品生产过程中的混合和反应过程，帮助优化工艺参数，提高药品的质量和产量。

锂离子电池浆液搅拌，我用仿真为企业产品技术创新“开锁”

在新能源领域，搅拌设备在新能源领域的应用主要体现在生产各种新型能源材料，如锂电池材料、太阳能电池材料、燃料电池材料等。搅拌器仿真可以帮助优化搅拌工艺，提高新型能源材料的制备效率和性能。

在生物工程领域，搅拌设备在生物工程领域主要用于生产各种生物技术产品，如抗生素、疫苗、酶制剂、基因药物等。搅拌器仿真可以模拟细胞或微生物在搅拌器中的培养和发酵过程，帮助优化培养条件，提高产品的产量和质量。在环保领域中，搅拌设备在环保领域主要用于处理各种废水、废气、固废等环境污染物。搅拌器仿真可以帮助优化废水处理、废气净化和固废资源化利用等工艺过程，提高环保设备的处理效率和效果。

此外，搅拌器仿真还可以用于评估搅拌设备的安全性能、进行故障诊断和制定维护策略等。通过模拟不同工作条件和工况下的搅拌器运行状况，可以及时发现潜在的安全隐患和故障点，并采取相应的措施进行预防和处理。

二、偏心双叶片搅拌器仿真过程

（一）工况描述

以下述二维图为例，将罐子中心作为原点，桨1、2轴线到罐子中心为220mm，运行中绕搅拌轴自转的同时，绕搅拌器中心轴公转，其中公转速度为（以公转方向为正向），桨1、2自转转速分别为（反向）。即若以公转速度为基础（公转速度视为0，则两搅拌轴转速分别为）

本例两叶轮圆盘区域无重合，故可使用滑移网格法，否则只能考虑动网格法或重叠网格法。

桨2轴线（0，-220mm，0）。

（二）模型处理及网格划分

使用简单的三角形形式的网格。根据不同的仿真方法，模型处理方式有所不同。

1、滑移网格法

将模型处理为四个流体域，相邻域间使用interface连接。

2、动网格法

模型保持原始状态。

3、重叠网格法1

模型处理成四个部分：固定网格区域、背景网格区域和两处包含搅拌桨的重叠网格区域。

仿真中，固定区域与背景区域间用interface连接；重叠区域的外侧设置为overset边界类型，并在重叠区域与背景区域间设置overset interface。

实际上重叠网格区域形状比较灵活，也可做成圆形等其它形状。

（三）仿真基本过程

1、滑移网格法

滑移网格法需要进行瞬态计算。也可先使用MRF作稳态计算收敛后改瞬态滑移网格法。

2、动网格法

首先，使用瞬态计算

其次，使用k-omega湍流模型

再次，加载UDF

接着，打开动网格

对两叶片分别使用UDF定义刚体运动，并设置中心等信息。

最后，设定时间步长和步数，并开始计算，步长不宜过长。

3、重叠网格法

可在瞬态计算前，先进行稳态计算，将稳态结果作为瞬态计算的初值。当然也可以直接进行瞬态计算。说明：先稳态后瞬态更易收敛。

（四）1秒工况时间结果

1、滑移网格法

2、动网格法

3、重叠网格法

（1）十字形重叠网格

（2）圆形重叠网格

（五）其它情形

若是两叶片搅拌中存在交叉,如下图所示的情形，则搅拌过程中两叶轮旋转区域间有重叠，此时无法使用滑移网格法，只能使用动网格法或重叠网格法。

该课程适合搅拌器仿真相关人士、NSYS WORKBENCH-DM、FLUENT、ICEM、CFD POST，TECPLOT应用人士；离散相学习人士和旋转机械研究人士学习（请识别下方二维码试看）。

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