PDF《OOD&MACHINERY》

基金项目: 国家自然科学基金( 编号:

2 1

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1 2) ;

山东省重点研发计 划项目( 编号:

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1 5 G G X

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2 2 ) 作者简介: 董树, 男, 齐鲁工业大学在读硕士研究生.

通信作者: 史岩彬(

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7 9―) , 男, 齐鲁工业大学教授, 博士. E-m a i l : s h i y a n b i n

7 9@1

6 3. c o m 收稿日期:

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1 6―1 2―0

2 第3 3卷第2期2017年2月食品与机械OOD&

MACHINERY V o l .

3 3, N o.

2 F e b .

2 0

1 7 D O I :

1 0.

1 3

6 5

2 / j . i s s n .

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0 3-5

7 8 8.

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1 7.

0 2.

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6 均质腔内壁微结构对均质性能影响的仿真分析 S i m u l a t i o n a n a l y s i s o f t h e e f f e c t o n h o m o g e n e o u s p e r f o r m a n c e f r o m m i c r o s t r u c t u r e o f h o m o g e n e o u s c a v i t y i n n e r w a l l 董树DONG S h u 史岩彬 SH I Y a n- b i n 荣学青 R ONG X u e - q i n g ( 齐鲁工业大学机械与汽车工程学院, 山东 济南

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5 3 ) ( S c h o o l o f M e c h a n i c a l &

A u t o m o t i v e E n g i n e e r i n g, Q i l u U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y, J i n a n, S h a n d o n g2

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3 5 3, C h i n a) 摘要: 基于壁面粗糙度引起流动状态变化的现象, 为进一步 研究高压均质机内均质腔内壁表面的微结构对均质性能的 影响, 在光滑均质腔内壁构建沟槽状微结构, 采用计算机流 体动力学( C F D) 技术对均质腔内两相流动过程进行仿真. 以APV实验型高压均质机内的均质腔为研究对象, 将油-水 乳液作为均质物料, 分别对光滑均质腔, 矩形截面沟槽均质 腔, 以及三角形 截面沟槽均质腔内的均质过程进行仿真计算, 并做对比分析.结果表明: 有沟槽的均质腔均质粒径 更小, 而矩形截面 沟槽较三角形截面沟槽均质得到的粒径更小, 同时粒度分布更均匀, 有利于提高均质性能;

计算机仿真 结果与湍流近壁区理论分析结果趋势一致. 关键词: 均质腔;

湍流近壁区理论;

内壁微结构;

流体动力学 A b s t r a c t : B a s e d o n t h e p h e n o m e n o n t h a t t h e c h a n g e o f f l o w s t a t e c a u s e d b y t h e w a l l r o u g h n e s s , i n o r d e r t o r e s e a r c h t h e e f f e c t o f m i c r o s t r u c t u r e o n t h e s u r f a c e o f t h e i n n e r w a l l o f t h e h i g h p r e s s u r e h o m o g - e n i z a t i o n c a v i t y i n t h e h i g h p r e s s u r e h o m o g e n i z e r t o h o m o g e n i z a t i o n p e r f o r m a n c e , t h e g r o o v e m i c r o s t r u c t u r e i s s t r u c t u r e d o n t h e i n n e r o f s m o o t h h o m o g e n i z a t i o n c a v i t y ,a n d a c o m p u t e r f l u i d d y n a m i c s ( C F D) t e c h n i q u e i s u s e d t o m o d e l t h e t w o - p h a s e f l o w i n a h i g h p r e s - s u r e h o m o g e n i z e r . T h i s p a p e r w i l l s t u d y t h e h i g h p r e s s u r e h o m o g e n i - z a t i o n c a v i t y i n t h e A P V- h i g h p r e s s u r e h o m o g e n i z e r , t h e o i l -w a t e r e - m u l s i o n a s t h e h o m o g e n e o u s m a t e r i a l s ,t h e s m o o t h h o m o g e n e o u s c a v i t y a n d t h e r e c t a n g u l a r s e c t i o n g r o o v e h o m o g e n e o u s c a v i t y a n d t h e t r i a n g u l a r s e c t i o n g r o o v e h o m o g e n e o u s c a v i t y a r e s i m u l a t e d a n d c a l - c u l a t e d r e s p e c t i v e l y , a n d t h e r e s u l t s a r e c o m p a r e d . T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e h o m o g e n e o u s c a v i t y w i t h g r o o v e w h i c h h a s a s m a l l e r p a r t i c l e s i z e t h a n t h e s m o o t h h o m o g e n e o u s c a v i t y a f t e r h o m o g e n i z a t i o n , t h e r e c t a n g u l a r s e c t i o n g r o o v e h o m o g e n e o u s c a v i t y h a s a s m a l l e r p a r t i c l e s i z e t h a n t h e t r i a n g u l a r s e c t i o n g r o o v e h o m o g e n e o u s c a v i t y a f t e r h o m o g e n i z a t i o n , a t t h e s a m e t i m e t h e p a r t i c l e s i z e d i s t r i b u t i o n i s m o r e u n i f o r m, i m p r o v e d t h e h o m o g e n e o u s p e r f o r m a n c e . T h e r e s u l t s o f c o m p u t e r s i m u l a t i o n t o t h e r e s u l t s t r e n d o b t a i n e d b y t h e t h e o r e t i c a l a n a l y s i s o f t h e t u r b u l e n t n e a r -w a l l r e g i o n s h o w s v e r y g o o d a g r e e m e n t . K e y w o r d s : h o m o g e n e o u s c a v i t y ;