干混砂浆混合设备稳定性研究分析
1速度场分析通过对流场的有限元模拟计算可以直观地得到混合设备内的流场分布情况，其中速度场整体模拟结果3所示。从3可以分析得出:速度沿径向逐渐增大，在外侧桨叶作用下速度达到最大.靠近搅拌轴以及搅拌臂部分速度最小。4(a)一4(f)表示混合设备内A-F各观测平面的速度等值线。A平面经过第3和第4个桨叶，由于第3和第4桨叶的影响，在两者中间出现了速度较大区。C平面和D平面速度分布基本相似，这与其所处的位it有关.C平面经过第2个桨叶，D平面经过第3个桨叶。由E和F平面速度云知，物料在混合设备内的整体流动趋势以沿搅拌桨叶转动的环流为主，同时在搅拌叶片处产生湍流.可使物料快速混合。为A平面和C平面的速度矢最。(a)所示的A平面速度矢量可知.物料在混合设备内整体流动趋势以沿着搅拌桨叶转动的环流为主;由5(b)所示的C平面速度矢量可以看到，有许多治流涡.这将有利于混合的快速实现。由5可知，混合设备内部物料的流动极不均匀。
2湍流动能分析混合设备内部物料的混合是三维的且极其不稳定，湍流动能表征了速度脉动的强度，湍流动能分布对于混合过程是非常重要的.是衡盆湍流混合能力的重要指标。6为A,C平面的湍动能云氏由6可见.在转子的桨叶附近区域以及桨叶与桨叶之间有十分明显的湍流涡，而壁面及搅拌轴区域湍流动能很小。
3物料的体积分布分析混合设备的流场最直接有效的方法就是观测流场内物料的体积变化.以沙子在混合设备内体积分数的变化进行说明。
7为不同时刻C平面上的沙子的体积分布，颜色较深的部分表示沙子所占体积分数较高。从中可以看出.0.4。时，沙子在桨叶带动下向上运动.原本没有物料的上层空气区域出现了沙子;0.8。时.大量的沙子带到上层空气区域;1.2.左右，沙子在重力作用下向下运动，沙子就在搅拌叶片及其重力作用下往复运动，最终实现完全混合。中搅拌臂所处的位置为混合过程初始位置.为混合开始提供参照。由于ANSYSCFX软件本身的原因，模拟过程是以设置一些环境变量参数来实现.软件无法表现搅拌臂实际运动过程.故7中搅拌臂一直处于初始位置，但是能够准确形象反映出各个时刻流场内物料的体积变化。3J示踪荆浓度场分布在坐标(0,600,300)处加人与流场相同特性的示踪剂KC以示踪剂KCL对物料流动没有影响)，观察其浓度变化。8为B平面不同时刻示踪剂的浓度分布，由这些可以清楚地看到示踪剂在混合设备内的分散过程。由8可知，前lOs.示踪剂扩散极其迅速，30。时，在桨叶的搅拌作用下沿切向和轴向流动，示踪剂已经扩散到混合设备的另一端;40。左右.物料棍合已经比较充分。
试验验证为验证上述有限元模拟结果进行了干很砂浆混合试骏。试验设备为DW2000型单卧轴干混砂浆混合设备，混合物料为石英砂、白水泥、重钙粉与绿豆。具体过程是在DW2000型单卧轴干混砂浆混合机中将石英砂、白水泥、重钙粉与绿豆一起进行混合，每隔108混合设备暂时停止运行.在混合设备内不同的5个位置分别取0.7kg的混合物料.用筛子将混合物料与绿豆分开，统计绿豆的数量，统计混合物料中绿豆的个数设为为，样品个数为5个.统计数据如表2所示.试验过程9所示。根据文献[31.采用统计学上的变异系数对混合均匀度进行描述.通过对上述数据计算得到变异系数随时间的变化规律，10所示。从10中可以看出，变异系数值随着时间先下降后趋于平稳，在40。左右时物料混合达到均匀.与有限元模拟结果也是40。左右较为一致。
结论以DW2000型单卧轴桨叶式干混砂浆混合设备为研究对象，基于有限元技术对干混砂浆物料的混合过程进行了模拟分析，获得了物料的速度场、揣流动能场以及物料的体积分数变化规律，模拟结果与试验结果比较一致。
