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涡轮桨搅拌槽内流动特性的PIV研究的任务书
任务书
涡轮桨搅拌槽是广泛应用于化工、制药、食品等行业的一种混合设备，其内部的流动特性对混合质量以及生产效率有着重要影响。因此，研究涡轮桨搅拌槽内流动特性的PIV研究显得尤为重要。本文将制定以下任务书，以开展涡轮桨搅拌槽内流动特性的PIV研究。
一、研究目的
本次研究旨在通过PIV实验，研究涡轮桨搅拌槽内的流场分布以及流动特性，包括速度场、湍流场和混合质量。同时，探究涡轮桨叶数、转速、液面深度和槽体宽度对流动特性的影响。
二、研究方法
1.实验器材
本次实验将采用激光共焦仪PIV系统进行测量。实验器材包括：
（1）实验槽体：矩形槽体，尺寸为长800mm×宽450mm×深600mm。
（2）涡轮桨：采用四叶涡轮桨，桨叶宽度为60mm，桨叶高度为240mm，外径为160mm。
（3）PIV系统：采用自制的PIV系统，主要有激光器，光纤、双通干涉仪、CCD相机、区域成像器和控制器等组成。
2.实验设计
（1）PIV测量区域
实验将选取涡轮桨中心线上的一个平面作为PIV测量区域。该平面距涡轮桨底部一定距离，距液面一定距离，以保证平面内的流场能够准确地反映涡轮桨搅拌时的流动特性。
（2）实验变量
研究涡轮桨叶数、转速、液面深度和槽体宽度四个因素对流场分布、湍流场和混合质量的影响。实验将在不同涡轮桨叶数、转速、液面深度和槽体宽度下进行PIV测量，并对不同条件下的流场情况进行比较分析。
（3）实验条件
实验将在实验室条件下进行。温度为25±2℃，湿度为50±5%。实验液体为水，在槽体中加入一定量的颜料，以提高PIV测量的准确度。实验前进行槽体清洗和消毒。
（4）实验步骤
①确定实验室环境温度和湿度，校准PIV系统。
②安装槽体和涡轮桨。
③调整PIV系统位置和角度，根据实验设计选择相应的实验变量进行测量。
④运行PIV系统，记录数据。
⑤停止PIV系统运行，拆除实验器材，清洗并消毒。
三、研究内容
1.流场分布
采用PIV测量技术，在不同条件下测量涡轮桨搅拌槽内的流场分布，并绘制流场分布图。同时，分析涡轮桨叶数、转速、液面深度和槽体宽度对流场分布的影响。
2.湍流场
通过PIV测量技术，计算涡量、湍流强度以及雷诺应力等参数，分析涡轮桨搅拌槽内的湍流场情况及其影响因素。
3.混合质量
利用PIV测量结果，计算液体中颜料的混合程度和混合质量，分析不同操作条件下的混合质量，并研究涡轮桨叶数、转速、液面深度和槽体宽度对混合质量的影响因素。
四、研究预期结果
通过本次实验，预计得到以下结果：
（1）研究涡轮桨搅拌槽内的流场分布和湍流场情况，分析不同操作条件下的流动特性。
（2）研究涡轮桨叶数、转速、液面深度和槽体宽度对流动特性的影响因素。
（3）分析不同条件下的混合质量，探究对混合质量的影响因素。
（4）得到涡轮桨搅拌槽内流动特性的PIV测量数据，提供技术支持和数据依据，为以后的搅拌槽优化设计和工艺改进提供指导意义。
五、研究进度计划
1.设计任务书和研究实验设计方案：1周
2.准备实验器材、配置PIV系统：2周
3.开展PIV实验，得到测量结果并进行分析：4周
4.编写研究报告：1周
总计8周。