仿生设计方法在糖化搅拌桨设计中的应用

摘要

为提高啤酒糖化锅桨叶的搅拌效率,基于仿生设计方法对桨叶曲面进行优化设计.通过对搅拌过程及糖化工艺的分析,确定搅拌桨叶的设计目标,即实现低剪切力、低功率、高效均质和高效传热.创新性地选择蝼蛄挖掘足爪趾为仿生生物原型,对爪趾独特的挖扩式掘进原理进行分析,确定对介质产生较小应力同时介质的应变较大的生物元素,应用于仿生糖化锅搅拌桨叶的设计方案,通过数值模拟对设计方案进行验证.研究表明,仿生桨叶对流体产生的剪切应力较原型桨叶降低4.774％;流体流速最大值增加4.733％,功率降低12.385％,流场矢量方向得到优化,符合理想的流体特征,提高了传热效率.该文对糖化锅搅拌桨叶的仿生设计,为啤酒酿造设备部件的优化提供了参考.