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稀释水局部调浓法具有调节精度高、调节能力强等优点,并且还能保持唇板不会变形,因此现代高速纸机大多采用此方法来控制纸张横幅定量的偏差。本文基于多相流体力学理论,研究纸浆悬浮液两相流体的流动力学特性,用等效表面积法建立了椭球纤维粒子模型;根据浮沉法、用波美计测量了五种常见纤维密度,用UDF编程,修正CFX软件中的二相流模型及系数;利用ANSYS-CFX软件,分别对方锥管布浆器的布浆性能和稀释水混合元件的稀释混合效果进行了分析,本文具体完成的研究工作如下:1.通过分析回流量和支管长度对方锥管布浆器的布浆性能影响发现:(1)浆料在布浆器内的流动是靠压力波动波浪式前进,支管流量的最大值和最小值分别分布在锥形总管的回流端和进口端;(2)回流量偏小时,靠近进口端支管流量减小,而靠近回流端支管流量却增大,反之亦然;当回流量为7.5%和12.5%时,布浆效果最好。(3)支管长度偏长时,靠近进口端的支管流量增大,而靠近回流端的支管流量却减小;当支管长度为50mm和175mm时,支管流量波动较大,因此支管长度不宜过短或过长。针对上述特性,对布浆器提出三种优化结构,实验结果显示:三种结构均缩小了流量的偏差范围,各支管流量也更接近于期望值,改善了布浆器的布浆性能,对比三种结构可知第二种结构即支管长度为150mm布浆性能最佳。2.通过分析两种稀释水混合元件的稀释混合效果发现:(1)稀释水的进水方式和纤维密度对稀释水与主浆流的混合效果影响不明显,其混合效果主要取决于混合装置的结构;(2)在阶梯扩散器的稀释水混合模型的出口截面上,纤维相的体积分数分布并不均匀且管底处出现一层水膜;因此,在基于第一段圆管和各段长度都不变的基础上,对阶梯扩散器的稀释水混合模型作了两种改变,第一种:第二段管改为渐缩型,第三段管改为渐扩型;第二种:第二段也为圆管,但直径比第一段小,第三段圆管直径与第一段相等。在两种优化模型中,纤维相的体积分数在出口截面上均匀分布并且主浆流在第一种模型比第二种模型中更早被充分稀释且分布均匀,因此,第一种结构比第二种更能节省管道尺寸,但从机械制造角度来讲,第二种结构更为简单,容易制造。(3)在稀释水直接注入稳浆室的混合模型中:射流与横流间的速度差是产生涡流的主要原因;稳流室的横向上,离入口处的距离越远即随着X值的增加,射流向两边扩散程度越大;出口截面处,纤维相的体积分数分布较均匀。总体来说,两种稀释水混合模型的混合比较均匀,再经过后面的湍流发生器,浆料混合会更均匀,应该能满足要求。