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实际情况中,搅拌反应釜内温度由323.15K下降到308.15K过程复杂且时间长,若直接进行数值模拟将耗费大量存储空间和运行时间,故采用简化的分段模拟策略来近似求解。
具体策略是:选取323.15K,318.15K,313.15K和308.15K为冷却过程中的四个关键温度点,然后将这四个温度下的物性参数分别输入至除温度外操作参数相同的四个case中,先仅开启动量方程计算速度场,待速度场稳定后,再关闭动量方程,打开能量方程,进行温度场的模拟,直至稳定,最后计算出每个算例的对流传热系数,求平均。其中,判断速度场稳定的标准是搅拌桨和搅拌轴的轴距趋于平稳、所选监测点的速度趋于平稳、整个速度场不随计算步数的增加而变化,判断温度场稳定的标准是盘管热通量趋于平稳、热量衡算方程的残差小于最大值的5%,流程图如下:
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