4WS型转子密炼机气液两相流场分析

韩博宏，何延东*

（辽宁石油化工大学机械工程学院，辽宁抚顺113001）

0 前言

密炼机作为聚合物加工的重要设备，被广泛应用于橡胶等高黏度流体的混炼中［1-2］。密炼室内流体通常为非牛顿流体，主要是剪切与对流混合，扩散混合作用不是很大。密炼机转子对混炼发挥着至关重要的作用，转子棱的类型不同将直接影响到聚合物加工效率。李果、杨洪于等［3-8］对密炼机转子棱及初始相位角等进行优化改进，提高了加工效率。对于流场的研究，以往的三维模拟分析都存在全充满的假设［9-16］，得到了在全填充条件下流场的物理参数及流动规律。宋建欣与刘金朋在密炼机二维瞬态流动方面进行了模拟计算［17-19］，得到了在二维空间下密炼机的流动状态。但在实际中密炼机达不到密炼室全充满的状态，都会存在一个填充率［20］，不同的填充率也会对生产效率产生一定的影响。本文利用滑移网格技术，对4WS 型密炼机流场全填充条件与气液两相流条件进行对比分析。

1 数学模型

密炼机内流体的流动是具有明显分界面的旋转运动下气液两相流，常见的气液两相流数学模型有均相流模型、分相流模型、漂移流模型及双流体模型［21］。目前气液两相流可采用VOF模型、Mixture模型以及欧拉模型来进行分析计算，其中VOF 模型对每一相引入体积分数变量，通过计算每个单元内的体积分数能够更好地捕捉相与相之间的分界面，对于流场体积分数的确认，即定义体积分数αq＞0.5 即认为此相流体充满该流域。……