基于无溶剂复合混胶系统的气泡运动特性研究

论文摘要

本文针对无溶剂复合胶中的气泡影响无溶剂复合产品质量问题,对无溶剂复合胶真空脱泡效果进行了研究分析。本文首先利用气液两相流理论进行数学建模,利用FLUENT前处理软件对本研究团队所开发的无溶剂复合混胶机真空脱泡搅拌料缸中复合胶流场的计算域进行了三维建模。通过对无溶剂复合A、B料中的单个气泡在叶轮搅拌系统作用下的运动状态进行了仿真计算,分析了气泡的初始位置、搅拌转速和无溶剂复合胶粘度对气泡运动特性的影响,同时对叶轮搅拌系统作用下的压力场进行了仿真计算。仿真计算结果表明,在叶轮搅拌系统作用下,叶轮附近出现低压区域,该区域导致气泡上升到叶轮位置处就不再上升,直接影响真空脱泡效果。从而提出无溶剂复合混胶机原真空脱泡叶轮搅拌结构的改进方案,通过对其进行三维建模以及仿真计算,同时通过对改进前后搅拌系统作用下的气泡运动特性进行对比分析,结果表明利用改进后的双螺带搅拌系统可以大大地提升气泡在高粘度无溶剂复合胶A料中的逸出速度。最后制作叶轮搅拌系统以及双螺带搅拌系统样机,在多相流实验室中利用PIV测量技术以及数字图像处理技术进行实验。实验得出了气泡在不同搅拌系统作用下的运动规律,验证了仿真结论的正确性,研究成果可以为无溶剂复合混胶机高效的真空脱泡系统开发提供理论指导。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 1 绪论
•   1.1 课题研究背景及意义
•   1.2 气-液两相流CFD研究现状与进展
•   1.3 课题的研究内容
•   1.4 论文章节安排
• 2 搅拌料缸中气泡-无溶剂复合胶两相流的理论基础
•   2.1 计算流体动力学（CFD）概述
•   2.2 搅拌料缸中流场的数值方法
•   2.3 VOF模型相界面的追踪方法
•   2.4 搅拌料缸中气泡-无溶剂复合胶两相流的数学模型
•     2.4.1 气液两相流场的控制方程
•     2.4.2 计算表面张力的CSF模型
•   2.5 控制方程的离散
•   2.6 压强速度耦合的选择
•   2.7 本章小结
• 3 叶轮搅拌条件下气泡在无溶剂复合胶中运动特性仿真分析
•   3.1 叶轮搅拌下单个气泡在无溶剂复合胶中运动过程的数值建模
•     3.1.1 三维模型的建立
•     3.1.2 边界条件确定
•     3.1.3 计算模型的网格划分
•     3.1.4 搅拌流场流动状态的判定
•   3.2 计算结果与分析
•     3.2.1 气泡的初始位置对气泡运动特性的影响
•     3.2.2 转速对气泡运动特性的影响
•     3.2.3 无溶剂复合胶粘度对气泡运动特性的影响
•   3.3 本章小结
• 4 搅拌结构的改进及相应气泡运动特性分析
•   4.1 方案一作用下气泡在无溶剂复合胶中运动特性仿真分析
•     4.1.1 改进方案一的提出及建模
•     4.1.2 边界条件
•     4.1.3 网格划分
•     4.1.4 流动状态的判定
•     4.1.5 方案一对气泡运动的影响
•   4.2 方案二作用下气泡在无溶剂复合胶中运动特性仿真分析
•     4.2.1 改进方案二及建模
•     4.2.2 边界条件
•     4.2.3 网格划分
•     4.2.4 流动状态的判定
•     4.2.5 方案二对气泡运动特性的影响
•   4.4 本章小结
• 5 气泡-无溶剂复合胶两相流场在搅拌条件下的PIV实验
•   5.1 PIV技术简介
•   5.2 PIV技术基本原理
•   5.3 PIV技术在气泡运动特性测量中的应用
•   5.4 实验模型的设计
•     5.4.1 实验模型的设计准则
•     5.4.2 模型装置的概述
•   5.5 实验结果的处理与分析
•     5.5.1 气泡图像的处理
•     5.5.2 气泡直径的确定
•     5.5.3 气泡位置坐标的确定
•   5.6 实验结果分析
•   5.7 仿真结果与实验数据对比分析
•     5.7.1 叶轮结构仿真结果与实验数据对比分析
•     5.7.2 双螺带仿真结果与实验数据对比分析
•   5.8 本章小结
• 6 结论与展望
•   6.1 研究结论
•   6.2 不足与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间主要研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李卫来

导师: 徐宏伟,刘东红

关键词: 无溶剂复合,气泡,搅拌,气液两相流,运动特性

来源: 西安理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 力学,有机化工

单位: 西安理工大学

基金: 2018年西安市科技计划基金项目(编号:201805037YD15CG21(25))

分类号: O35;TQ430.1

总页数: 78

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