双层错位冲压叶轮的流场分析及设计优化策略

《Canadian Journal of Chemical Engineering》：Flow field analysis and design optimization strategies for double-layer dislocated-punched impellers

混合效率优化与新型 Rushton 涡轮结构研究，通过孔位偏移和孔洞设计降低能耗，实验表明新型涡轮较传统设计节能14.63%-19.77%且效率提升25.7%-32%。

　　

摘要

混合效率是评估生化反应器性能的关键指标，因为它直接影响混合速率和能耗。为了优化混合效率并减少搅拌过程中的能量损耗，本文提出了一种新型的“错位穿孔Rushton叶轮”，该叶轮结合了偏移叶片布局和穿孔设计。本研究探讨了这种双层错位穿孔Rushton叶轮的流场特性及结构优化方案。首先，通过分析不同条件下的流场情况来确定穿孔的最佳安装位置和孔径大小。利用多元线性回归分析功率与孔位之间的关系，从而优化叶轮的结构设计。实验结果表明，与传统的双层Rushton叶轮和双层错位叶片叶轮相比，新型叶轮的功率分别降低了14.63%和19.77%，同时混合效率提高了32%和25.7%。为了达到最佳性能，穿孔应均匀分布在叶轮叶片上，以充分发挥穿孔设计的优势。进一步的研究还发现，当混合粘性液体时，错位的叶轮布局能够减小粘性区域的面积并增加剪切应变率的分布。