《表2 网格无关性及y+值》

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《搅拌反应器气液两相流混合过程的涡旋效应数值模拟》

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如图2所示，为精确捕捉搅拌釜内流动，采用ICEM软件分别对反应釜流场的转动区域和静止区域进行高质量六面体结构化网格的划分，并通过调节壁面网格厚度对近壁区和叶片壁面网格进行加密直到满足所用湍流模型要求。y+是衡量网格质量的量纲为1数，其大小和分布体现了距离壁面第一层网格的高度，不同的湍流模型对y+值有不同的要求。为分析网格数量对数值模拟结果的影响，在h/H=（0，1）、r/R=0.7的位置上取轴向速度检测点，分别对三种不同网格数的模型进行计算，具体网格数及叶片表面y+如表2所示。其中，h为轴向速度、H为搅拌釜轴向长度、r为径向长度、R为搅拌釜直径，4个参数的单位均为mm。图3、图4为两种叶片搅拌釜在不同网格下的轴向速度分布，直叶片搅拌釜采用粗、中等、细三种网格的轴向速度平均相对误差分别为4.7%和3.24%，推进叶片搅拌釜采用粗、中等、细三种网格的轴向速度平均相对误差分别为5.25%和7.96%，其中网格数变动对推进叶片搅拌釜的计算准确度略有影响，考虑到细网格下能较为精确地捕捉到釜内的流动状况[20]，为保证计算精度，两种搅拌釜取用细网格模型。图5为细网格下叶片表面y+分布，发现细网格直叶片处平均y+值为9.94，推进叶片处平均y+值为8.36，满足DDES模型在数值计算中对壁面的y+值要求[21]。因此，选择细网格模型为研究对象。最终选取第一层网格厚度为0.1，网格增长率为1.2，直叶片模型网格数量为175万，推进叶片模型网格数量为186万。