1. 1. 毕业设计（论文）的内容、要求、设计方案、规划等
前言背景：
搅拌设备被广泛地应用到许多工业过程中，其中机械搅拌反应器是化工、水处理等行业必不可少的设备，用来实施流体混合、气体分散与固相悬浮以及促进传热、传质。对于加热、冷却和液体萃取以及气体吸收等物理变化过程，都需要采用搅拌操作才能得到好的效果。在植保生产中，搅拌器可以进行混配农药防止农药沉淀等作用。机械搅拌器按流体流动形态分为轴流式搅拌器和径流式搅拌器。有些搅拌器在运转时，流体既产生轴向流又可以产生径向流的称为混流式搅拌器。其中：推进式搅拌器是轴流式的代表，平直叶圆轮涡轮搅拌器是径流式的代表，而斜叶涡轮搅拌器是混流式的代表。机械搅拌器又称搅拌桨或搅拌叶轮，它是机械搅拌设备的关键部件。它将旋转的机械能转化为流体的动能，叶轮的结构形状和运转情况是搅拌流场分布和决定能量转化效率的重要因素。目前，轴流式叶轮已占据主导地位，其中螺旋桨式和翼型式叶轮的搅拌效率较高。轴流式叶轮不存在分区循环，搅拌区内主体循环良好，更重要的是提高了循环区的液流速度。
搅拌器内流体力学特性的研究主要是从宏观特性方面和湍流微观特性方面进行研究的。宏观特性研究是指流速分布、功率消耗、排出流量等。微观特性研究主要是指用湍流强度、湍流尺度、耗散率等物理量所表示的湍流脉动特性。
随着计算机技术、数理方法和流体力学的进展，近年来出现了一门新的交叉学科，即计算流体力学(Computational Fluid Dynamics，简称CFD)，CFD技术为解决搅拌器混合流场提供了新思路和新方法。
CFD是一种用于预测和分析复杂流体流动性质的计算技术，包括对各种类型的流体在各种速度范围内的复杂流动在计算机上进行数值模拟的计算。之所以要使用CFD，通常基于三点：CFD对设计有很强的理解和可视能力，因而CFD的分析能够展示别的手段所不能揭示的系统的性质和现象；一旦给定问题的参量，CFD能够快速给出想要的结果，这样就可能在很短的时间内调整设计问题的参数，得到最好的优化结果；采用CFD是一种十分经济的做法。目前在航空、航天、汽车、透平机械等工业领域，利用CFD进行的反复设计、分析、优化已成为标准的必经步骤和手段。
CFD软件通常有三种功能，分别着重于前端处理(Preprocessing)，计算和结果数据生成（computing and resulting）以及后处理（postprocessing）。前端处理通常要生成计算模型所必须的数据，包括建模、数据录入、生成网格等；做完了前处理后，CFD的核心解算器（Solver）将根据具体的模型，完成相应计算任务，并生成结果数据；后处理过程是对生成的结果数据进行组织和诠释，一般以直观可视的形式给出来，计算结果可用于内部流动诊断、流动预测、性能分析等作用。
FLUENT是目前国际上比较流行的通用CFD软件，用来模拟从不可压缩到中等程度可压缩乃至高度可压缩范围内的复杂流动。FLUENT软件灵活、强大的算法和专用于流体机械领域的网格技术使得FLUENT软件在流体机械方面有广泛的应用，如可应用于航空发动机中的压气机、涡轮，工业上的燃气轮机、蒸汽轮机、水轮机、泵、风扇、空气压缩机、螺旋桨等。FLUENT软件在风机行业也具有广泛的应用前景，在其2002年新推出的FLUENT6.2版，进一步完善了风机建模、网格技术、数值算法、物理模型和可视化技术等方面的功能。可以对各种形式的风机进行流场分析和研究，能够准确地预测出风机的性能和噪音水平，同时，FLUENT软件也能计算整个通风系统的管道、阀门以及通风口等部件和系统的流动情况。
FLUENT中有几种处理流体机械流动问题的模型，分别为旋转坐标系模型（Rotating Reference Frame），多参考坐标系模型(MRF)，混合平面模型(Mixing Plane)，滑移网格模型(Sliding Plane)。
毕业论文具体工作：
1. 安装计算流体动力学前处理软件GAMBIT2.1.6、计算流体动力学商用软件FLUENT2.1.66（也可以安装ANSYS FLUENT12.0） （提供软件）
Fluent软件安装过程：
1) 安装Exceed
2) 安装Gambit
3) 安装Fluent
4) Copy license.dat 到Fluent文件夹下
5) 安装Gambit帮助文档
6) 安装Fluent帮助文档
7) 调整计算机时钟到2011年
2. 熟悉GABMIT界面和操作，包括生成几何模型结构、Turbo工具的操作、模型的网格划分、区域类型设定及网格文件输出。
3. 熟悉FLUENT界面和操作。
4. 复习轴流风机孤立翼型1设计方法后，利用GAMBIT软件建立搅拌器叶轮模型。叶轮搅拌器由椭圆形药箱、挡板、叶轮组成。
（1） 叶轮叶片选用davis翼型。建模时注意davis*dat数据文件中3组数据分别对应x,y,z坐标，（data数据要进行处理），hub（轮毂）、case（机壳）母线建立在xz平面上，叶片安装角是绕z轴旋转45度，叶轮转轴是x轴。具体建模方法参见GAMBIT Tutorial Guide。叶轮参数如表1。
（2） 在叶轮内分别建立药箱和挡板。药箱和挡板几何参数如下：
圆形药箱直径D＝800mm，高h=900mm；
周向四片挡板500mm70mm4mm，挡板距底部250mm，距顶部150mm。
（3） 网格划分：由于搅拌叶轮和药箱、挡板几何结构比较复杂，属于不规则形状，结构化网格进行划分具有一定难度，可以使用非结构化网格相结合对风机叶轮计算域进行网格划分。网格单元可以采用Tet/Hybrid，网格类型可以选：TGrid 。
（4） GAMBIT下边界条件和流体区域的初始设定：
药箱边界条件：设定固壁（wall）。
挡板边界条件：设定固壁（wall）。
叶片边界条件：设定固壁（wall）。
其余边界选择默认。
区域属性：设定为流体（fluid）。
输出.msh文件。
5. 利用Fluent－3d求解器进行计算
（1） 读入网格文件、检查网格；设置非耦合求解器（Segregated）选用绝对速度表达式；选择RNG k-e紊流模型；设置流体属性等；
（2） 旋转流体区：旋转流体区是数值模拟计算的主要控制体，采用动参考坐标系（Moving
Reference frame），该区域的旋转速度与叶轮转速相同。（Fluent定义绕轴逆时针转为正值）；
（3） 对特殊边界条件进行设置：叶片壁面重新定义为旋转壁面(moving wall) 。药箱内壁采用无滑移固壁边界条件(no-slip)。当壁面运动速度为0时，壁面处的流体速度也为0；当壁面运动速度不为0时，壁面处的流体速度和壁面的运动速度相同。
采用MRF方法时，需要在运动区和静止区建立internace面。
（4） 启动Fluent进行计算：设置求解控制参数后，用inlet 边界对流场初始化开始迭代计算。
（5） 计算结果后处理：输出叶片压力面、吸力面的压力云图、速度图；等值子午面及等值圆柱面的压力分布图、马赫数分布云图、速度矢量图等。
（6） 具体操作参考文献3和文献10
6． 对流场简单进行分析。
叶轮参数
翼型 | davis（见附件） |
叶轮轴直径 | 30mm |
叶轮直径 | 240mm |
叶片安装角 | 45 |
叶片弦长 | 38mm |
转速 | 40rpm |
叶片数 | 4 |
撰写毕业设计论文要求：
目录、摘要、
第一章 绪论：研究内容、目的及意义
第二章 计算流体动力学概述及FLUENT软件在流体机械中的应用
第三章 药箱、叶轮搅拌器三维模型前处理 包括详述建模过程、网格的划分、边界条件设置 要输出三维模型图、网格图
第四章 药箱、叶轮数值计算结果的后处理 包括将三维模型导入FLUENT，设定解算模型进行解算，边界条件等各类参数设定。输出叶片压力面、吸力面的压力云图、速度图；等值子午面及等值圆柱面的压力分布图、马赫数分布云图、速度矢量图等。
第五章 结论及建议
参考文献
致谢
2. 参考文献（不低于12篇）
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