Численное моделирование течений неньютоновской жидкости в аппарате с лопастными мешалками | Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2025. № 98. DOI: 10.17223/19988621/98/7

Численное моделирование течений неньютоновской жидкости в аппарате с лопастными мешалками

Проведено численное моделирование течения неньютоновской жидкости в смесительном аппарате лопастного типа. В основе численного решения задачи лежат метод контрольного объема и корректирующая процедура SIMPLE. Продемонстрирована кинематика потока в аппаратах с одно-, двух- и четырехлопастной мешалкой. Дополнительно решена задача о перераспределении ансамбля маркерных частиц с течением времени. Количественно смешение исследовалось с помощью числа мощности и оригинальной характеристики неоднородности. Выполнены параметрические исследования зависимости рассматриваемого течения от основных безразмерных параметров задачи.

Скачать электронную версию публикации

Загружен, раз: 1

Ключевые слова

смешение, модель Шведова-Бингама, неньютоновская жидкость, анализ качества смешения

Авторы

ФИО	Организация	Дополнительно	E-mail
Борзенко Евгений Иванович	Томский государственный университет	доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой автоматизации технологических процессов	borzenko@ftf.tsu.ru
Гарбузов Дмитрий Николаевич	Томский государственный университет	аспирант физико-технического факультета	dmitrij.garbuzov.98@mail.ru
Ефремов Максим Андреевич	Томский государственный университет	студент физико-технического факультета	33murman@gmail.com

Всего: 3

Ссылки

Барабаш В.М., Абиев Р.Ш., Кулов Н.Н. Обзор работ по теории и практике перемешивания // Теоретические основы химической технологии. 2018. V. 52 (4). P. 367-383. doi: 10.1134/ S0040357118040024.

Balmforth N.J., Frigaard I.A., Ovarlez G. Yielding to Stress: Recent Developments in Viscoplastic Fluid Mechanics // Annu. Rev. Fluid Mech. 2014. V. 46 (1). P. 121-146. doi: 10.1146/annurev-fluid-010313-141424.

Russell A.W., Patrick M.P., Paul F.L., Konstantin S.P., Christos N.M. An experimental study of the mixing characteristics of viscoplastic fluids in dual-impeller agitation systems // Chem. Eng. Res. Des. 2025. V. 216. P. 216-229. doi: 10.1016/j.cherd.2025.02.032.

Curran S.J., Hayes R.E., Afacan A., Williams M.C., Tanguy P.A. Experimental Mixing Study of a Yield Stress Fluid in a Laminar Stirred Tank // Ind. Eng. Chem. Res. 2000. V. 39 (1). P. 195202. doi: 10.1021/IE990468E.

Pakzad L., Ein-Mozaffari F., Upreti S.R., Lohi A. Experimental and numerical studies on mixing of yield-pseudoplastic fluids with a coaxial mixer // Chem. Eng.Commun. 2013. V. 200 (12). P. 1553-1577. doi: 10.1080/00986445.2012.751380.

Bercovier M., Engelman M. A finite-element method for incompressible non-Newtonian flows // J.Comput. Phys. 1980. V. 36 (3). P. 313-326. doi: 10.1016/0021-9991(80)90163-1.

Papanastasiou T.C. Flows of Materials with Yield // J. Rheol. (N. Y. N. Y). The Society of Rheology. 1987. V. 31 (5). P. 385-404. doi: 10.1122/1.549926.

Benmoussa A., Pascoa J.C. A Chamfered Anchor Impeller Design for Enhanced Efficiency in Agitating Viscoplastic Fluids // Fluids. 2024. V. 9 (12). Art. 288. doi: 10.3390/fluids9120288.

Kada B., Lakhdar R., Brahim M., Ameur H. Agitation of Complex Fluids in Cylindrical Vessels by Newly Designed Anchor Impellers // Period. Polytech. Mech. Eng. 2022. V. 66 (2). P. 109119. doi: 10.3311/PPme.18438.

Alraddadi I., Yang D., Katbar N.M., Benhanifia K., Rahmani L., Mebarki B., Ameur H. Effect of curved anchor impellers on power consumption and hydrodynamic parameters of yield stress fluids (Bingham-Papanastasiou model) in stirred tanks // Rev. Adv. Mater. Sci. 2023. V. 62. Art. 20230156. P. 1-18. doi: 10.1515/rams-2023-0156.

Mokhefi A. Hydrodynamic and thermal performance analysis of an inclined anchor impeller designed for yield stress food mixing applications // Food Bioprod. Process. 2024. V. 143. P. 255-270. doi: 10.1016/j.fbp.2023.12.006.

Komoda Y., Date T. Enhancement of laminar mixing by an anchor impeller with rotationally reciprocating motion // AIP Adv. 2022. V. 12 (1). doi: 10.1063/5.0075750.

Benhanifia K., Redouane F., Lakhdar R., Brahim M., Al-Farhanu K., Jamshed W., Eid M.R., El Din S.M., Raizah Z. Investigation of mixing viscoplastic fluid with a modified anchor impeller inside a cylindrical stirred vessel using Casson-Papanastasiou model // Sci. Rep. 2022. V. 12 (1). Art. 17534. doi: 10.1038/s41598-022-22415-6.

Брагинский Л.Н., Бегачев В.И., Барабаш В.М. Перемешивание в жидких средах: физические основы и инженерные методы расчета. Л.: Химия, 1984. 336 p.

Патанкар С.В. Численные методы решения задач теплообмена и механики жидкости. М.: Энергоиздат, 1988. 526 p.

Борзенко Е.И., Гарбузов Д.Н. Течение ньютоновской жидкости в смесителях различных конфигураций // Comput. Contin. Mech. 2025. V. 17 (4). P. 486-495. doi: 10.7242/1999-6691/2024.17.4.39.

Brown D.A.R., Jones P.N., Middleton J.C. Experimental Methods // Handbook of Industrial Mixing. New Jersy: Wiley, 2003. P. 145-256.