实验研究了固体推进剂混合工艺过程桨叶扭矩和功率消耗,得出在固体粉料加完的工步桨叶扭矩负载。杨明金[14]、Zhang J Q[15]分别采用CFD方法研究了立式捏合机桨叶混合过程机理。Li-ang J等[16]指出改变桨叶结构可影响物料对桨叶的反作用力,进而影响捏合机功率和扭矩消耗。因此,改变立式捏合机桨叶结构可影响桨叶对搅拌物料的作用应力分布与数值,进而影响桨叶变形量的大小。以析中关于立式捏合机桨叶变形量的研究较少。立式捏合机桨叶属复杂曲面,加工成本较高,且其桨叶复杂的运动特点导致无法对桨叶变形量进行直接测量
为揭示双轴差速立式捏合机混合釜内流场产生剪切及拉伸运动的机理,根据混合釜结构特征、桨叶运动特点以及固体推进剂物料特性,采用有限体积法建立综合动网格、用户自定义函数的三维数学模型,以VKM-5立式捏合机为研究对象,计算其功率准数、流场及压力场分布.结果表明:功率准数与实验实测值符合良好;捏合区、近壁区、釜底区存在轴向流、切向流、径向流的相互作用,且物料分别在正压力和负压力作用下做强烈的剪切运动和拉伸运动,物料混合剧烈程度依次为捏合区、近壁区、釜底区及其他区域.
桨叶克服物料的摩擦阻力和粘性阻力做功,而混合物料对桨叶的反作用力使桨叶产生局部应力和应变,桨叶变形量过大易引起搅拌槽内的刮蹭,给固体推进剂工业生产过程带来安全隐患。混合系统搅拌槽内强烈的拉伸和剪切流动能形成高效的分布混合和分散混合,增加搅拌槽内混合物料的缝隙流动可有效提高对混合物料的剪切、折叠和拉伸作用
捏合机搅拌槽内桨叶与物料之间的相互作用会引起桨叶的变形量。为揭示桨叶结构参数与桨叶变形量之间的变化关系,选取1 L两桨立式捏合机为研究对象,基于ANSYS Workbench 14.5仿真分析软件采用流-固耦合方法,研究了桨叶结构参数(间隙、螺旋角)对桨叶变形量的影响。研究结果表明,增大桨桨间隙使空心桨变形量逐渐减小,使实心桨变形量先减小、后增大;增大桨叶螺旋角使空心桨变形量逐渐减小,使实心桨变形量逐渐增大。
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