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立式捏合机桨叶搅拌过程需要消耗扭矩和功率用于克服搅拌物料的粘性阻力和摩擦阻力,而桨叶对料浆的过度挤压易引起固体推进剂料浆的爆燃或爆炸[12]。因此,桨叶搅拌扭矩和功率消耗是立式捏合机设计的重要技术参数,并可为立式捏合机结构尺寸放大设计提供指导[13-14]。立式捏合机关键结构参数(间隙、螺旋角)直接影响桨叶对混合物料的搅拌作用强度,进而会改变桨叶搅拌扭矩和功率消耗

研究立式捏合机桨叶扭矩和功率消耗特性,有效的手段是进行试验测量。但是,立式捏合机桨叶的行星运动,使得在桨轴位置安装扭矩传感器较为困难。同时,桨叶的复杂型面使得桨叶的加工制造成本较高,从而提高了试验测量方法的费用。随着计算机性能的提升和CFD仿真软件的发展,为研究复杂桨叶型面混合系统的混合功率特性提供了有效方法。相对于传统搅拌混合机,立式捏合机桨叶的捏合作用可有效促进物料的径向和轴向对流流动性

1立式捏合机搅拌槽流场仿真计算1.1立式捏合机混合功率特性行星式混合机桨叶运动形式不同于传统混合机,其桨轴转速恒定情况下桨尖运动速率随时间周期性变化,传统混合机模型如图1所示。但经典混合理论同样适用于行星式混合机,以下选取行星式混合机桨尖运动速率作为特征速度,研究混合系统功率准数和雷诺数