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根据搅拌槽结构的几何对称性，选取槽体的1/4作为计算域，如（a）所示，坐标系原点为槽底部中心，z轴沿槽体轴向。由于搅拌桨叶结构较为复杂，且搅拌器安装偏角与0导致的结构不对称性，计算中采用适应性较强的四面体非结构化网格对几何体进行划分。对槽体静止部分、桨叶旋转部分分别划分网格。使用SizeFunction功能对桨叶、搅拌轴及交界面处网格进行加密处理以增加计算精度。划分网格单元总数分别约为39万、60万、81万，并对各自的计算结果作对比，发现后两者的结果相差很小，因而*终选用了60万网格，并认定其已达到了网格无关性标准。计算域网格节点分布如本文使用多重系法（Multi-ReferenceFrame，MRF）处理运动的桨叶和静止的槽壁之间的相互作用，桨叶及其附近流体区采用旋转坐标系，其他区域采用静止坐标系。两个不同区域内的动量、能量交换通过交界面上转换来实现。旋转部分搅拌轴及桨叶设为无滑移（静止）壁面，静止部分搅拌轴设为无滑移（移动）壁面边界条件；愚液面定义为自由滑移边界条件；槽体被分割出的一对1/4截面使用无压降的旋转周期性边界；固体壁面槽底、槽壁均设为壁面边界。
标准压力-速度耦合采用SEMPLE算法，压力离散采用PRESTO方法；由于使用的是非结构化网格，差分格式采用二阶迎风以提篼精度；当计算残差均小于lx 1（T4，且监视变量（速度，搅拌轴扭矩）趋于恒定值时认定为计算收敛。首先在稳态条件下求解动量方程，然后用所得结果作为初始值在非稳态条件下求解质量守恒方程，进行混合计算，进而得到不同时刻的浓度场，求出混合时间。
四、数值模拟结果与分析本文根据工程实践中的运行经验选取搅拌轴安装倾角a=1°，P=7°。槽内工作介质为水。搅拌转速首先取AOOrpm.由计算结果得出，*大流图体截面速度矢量图（单位速出现在搅拌桨叶端附近，为ulip=2.2m/S；槽内高速流动区域主要集中在桨叶区附近及槽中心流域，桨叶区以外流体流速迅速衰减；整个槽体流域内流速值小于。l~p的区域体积约占总流域体积的80%.、分别为模拟计算出的不同平面的宏观速度场。所取平面为x-z截面，即（a）中的A面。如图所示，叶轮为典型的轴流式搅拌桨，流动形式与中A310桨叶相似，叶轮产生的高速射流自桨叶呈发散状流出，在z-z截面上共形成三个循环流：流体自桨叶喷散出撞击到槽底后一部分流向槽中心，与另外三个搅拌奖产生的液流在槽中心处相互撞击后形成强烈的轴向（相对槽体）液流，向上一直到达液面处后转为径向流向四周槽壁，然后沿槽壁向下流回桨叶区，在整个槽体内形成了较大的上下循环流，循环中心高度约为2/3//；叶轮中心部分流体由于抽吸作用流回叶轮，在叶轮的前方底部形成循环C2；另外由于叶轮背部的抽吸作用，叶轮下方形成有一个小的循环C3.图s不同高度水平截面的速度矢置图（单位：m/s）=0.4m处的水平截面的流动场，所取截面的位置分别为。（a）中的B、C面。如（a）所示，桨叶产生的射流在z=0.12m高度水平面上形成了不太规律的紊流；槽中心处主要是沿槽轴向向上的流动；中心稍外侧在四个叶轮的共同作用下形成有一个逆时针方向的旋涡；每个桨叶中心偏角的另一侧，在桨叶后端吸附力的作用下形成有顺时针方向的小漩涡。这种紊乱的流动形式可以使搅拌混合更加均。槽体上部的流形则相对简单，如所示，流场呈喷泉状，槽中心处流体由槽底向上流向液面，而槽四周流体则由液面向下流至槽底；流体流速自槽中心向四周槽壁递减，整体速度低于。lixlipD混合时间0是表征搅拌槽内流体混合状况的重要参数，是搅拌器设计及放大的重要依据之一。混合时间的定义采用国际上通用的95%规则，即从计算开始到示踪剂浓度达到*终稳定浓度值的±5%以内并不再超出时所用的时间095.计算得到稳态流场后使用Patch功能将加料点附近一定体积单元的示踪剂初始浓度设定为1，其他区域内定义为，选取一定的时间步长，通过迭代计算可得到不同时刻的浓度值。一般时间步长取值应小于转速的倒数的1/10，在计算开始时选取较小的时间步长，计算后期可选取较大步长以节省时间。本文采用时间步长范围为005~0.02s.为研究不同的加料及监测点位置对混合时间的影响，本工作共选择了3个加料点，分别是位于槽中心线上的心、心点及桨叶区附近的"点。加料点及五个监测点/-尽具体分布如（a）所示，各点的坐标见表1.表1加料点及监测点的坐标不同时刻搅袢槽内的示踪剂浓度分布示踪剂监测点及加料点位置对混合时间的影响所示为点加料时不同监测点位置的浓度随时间的变化曲线，图中纵坐标是示踪剂无因次浓度，即示踪剂实时浓度与*终搅拌均匀时的示踪剂浓度的比值。从图可以看出，不同监测点得到的浓度曲线有所区别，但混合时间‘相差较小；槽底部点知*短，液面附近的尸5点知*长，这是由于搅拌槽下部流体包含有桨叶区，桨叶区的能量耗散率远高于液面处，因此其质量传递速率比在液面处要高得多。槽下部流体相对于槽上部属于高流速区，质量传递速率相对较高，因而混合更快更均匀，监测得到的混合时间相应就较短。液面附近的P4、P5点在前期都有一个较大的峰值，这与所显示的示踪剂的扩散过程相符。整个流域的*终混合时间取五个点监测结果的*大值，即P5处的36.9s.不同监测点示踪剂浓度曲线不同加料点示踪剂浓度曲线不同的示踪剂加料点位置对混合时间的影响如所示。前文总结出在液面处P5点监测时的混合时间*大，因而图中仅显示出不同加料点时尽点的浓度响应曲线。从图中可以看出，在槽体中心下部心点、上部心点及桨叶##附近Fc点分别加料时，底部F，点计算得到的混合时间*长、心点次之，点*短。桨叶端加料得到的混合时间比中心底部加料减小了约35%.这主要是由槽内的流体流动形式导致的。流体在槽中心处主要是轴向向上的流动，在此处加料后示踪剂首先要流向液面，分散向槽壁四周然后流人桨叶区，才能进人加速混合阶段，而桨叶区加料可以避免这一阶段，因此混合时间相应较短。
搅拌轴偏转角的影响所示为Ffl点加料，搅拌轴垂直偏转角a =10°，水平偏转角p在3°~10°范围内混合时间的变化。由图可以看出，不同水平偏转角对混合时间的影响较大，相差*大为40%.095随着P的增大先减小后增大，在P =5°时出现*小值，因此可以得出在搅拌轴垂直偏转角一定时，搅拌槽混合情况*佳的水平偏转角队pt=5°。
不同水平偏转角时搅拌槽内的混合时间0不同垂直偏转角时搅拌内的混合时间0所示为搅拌轴水平偏转角P =5°，垂直偏转角在6°~12°范围内混合时间的变化。图中显示相对于水平偏转角P，垂直偏转角（对混合时间的影响较小，这与中的描述相符。‘随a在6°12°范围内的变化不大，在a =10°时出现*小值，相差*大为7.3%.由此可以得出在均质混合时侧向搅拌器*佳搅拌轴偏转角为= 3对侧进式搅拌器的流场特性及混合过程进行了数值模拟，根据研究结果可得到以下结论：此类侧进旋桨式搅拌器作用下槽内高速流动区仅集中在桨叶区附近及槽体中心流域，其余大部分流域速度较低，整个槽体流域内流速值小于。lp的区域体积约占总流域体积的80%.槽内流体主要形成三个循环流：整个流域内的上下循环流、桨叶安装高度水平面附近的环向流及各揽拌桨中心处的回吸流。搅拌槽内物料的混合过程主要由槽内的流体流形控制。
混合时间的大小与加料点及监测点的位置有关。在桨叶附近区域加料比在槽体中心处加料时所得的混合时间短。在槽底部及桨叶区监测得到的混合时间相近，都比在液面处监测的时间短。
4在均质混合时侧向搅拌器搅拌轴的水平偏转角对混合时间的影响远大于垂直倾角，*佳垂直及水平偏转角分别为aapt=l°，
