A comprehensive CFD study was conducted to understand the hydrodynamics characteristics in a top-covered unbaffled stirred tank. The turbulent flow in the tank was described by the Reynolds stress turbulence (RST) model, and the impeller rotation was simulated using a single reference frame (SRF) approach. The flow field and power number in the tank stirred by a Rushton turbine were investigated firstly. It is found that circumferential flow is dominant in the unabffled tank, and the flow field can be divided into forced and free vortex zones. A weak two-loop flow pattern forms in the vertical plane, and would evolve into one single-loop when impeller was equipped very close to the bottom of the tank. In general, impeller off-bottom clearance and blade thickness have small effects on flow field in the unbaffled tank. With increasing of rotational speed, the dimensionless liquid velocity rises, especially near the critical radius of two zones. Critical radius is larger for larger impeller, while the variation range of critical radius to impeller diameter ratio is narrow. The effects of operational and geometric parameters on impeller power number (Np) in unbafffled tank are far different from those in baffled tank. In the unbaffled stirred tank, rotational speed, blade thickness and impeller off-bottom clearance have small effects on power number, while impeller diameter has a significant effect on power number. Under the same operating condition, the larger the impeller diameter, the smaller the power number is. Finally, the hydrodynamics characteristics in the tank stirred by four common impellers were investigated and compared.

进行了全面的 CFD 研究以了解顶部覆盖的无挡板搅拌罐中的流体动力学特性。罐内湍流由雷诺应力湍流 (RST) 模型描述，叶轮旋转采用单参考系 (SRF) 方法模拟。首先研究了由Rushton涡轮搅拌的罐内流场和功率数。研究发现，无挡板水箱中以周向流为主，流场可分为受迫涡区和自由涡区。在垂直平面上形成弱的双回路流型，当叶轮安装在非常靠近罐底的位置时，会演变成一个单回路。一般而言，叶轮离底间隙和叶片厚度对无挡板水箱中的流场影响较小。随着转速的增加，无量纲液体速度增加，特别是在两个区域的临界半径附近。较大的叶轮临界半径较大，而临界半径与叶轮直径比的变化范围较窄。操作和几何参数对无挡板水箱中叶轮功率数（Np）的影响与有挡板水箱中的有很大不同。在无挡板搅拌槽中，转速、叶片厚度和叶轮离底间隙对功率数的影响较小，而叶轮直径对功率数的影响显着。在相同工况下，叶轮直径越大，功率数越小。最后，对四种常用叶轮搅拌的罐内流体动力学特性进行了研究和比较。无量纲液体速度上升，尤其是在两个区域的临界半径附近。较大的叶轮临界半径较大，而临界半径与叶轮直径比的变化范围较窄。操作和几何参数对无挡板水箱中叶轮功率数（Np）的影响与有挡板水箱中的有很大不同。在无挡板搅拌槽中，转速、叶片厚度和叶轮离底间隙对功率数的影响较小，而叶轮直径对功率数的影响显着。在相同工况下，叶轮直径越大，功率数越小。最后，对四种常用叶轮搅拌的罐内流体动力学特性进行了研究和比较。无量纲液体速度上升，尤其是在两个区域的临界半径附近。较大的叶轮临界半径较大，而临界半径与叶轮直径比的变化范围较窄。操作和几何参数对无挡板水箱中叶轮功率数（Np）的影响与有挡板水箱中的有很大不同。在无挡板搅拌槽中，转速、叶片厚度和叶轮离底间隙对功率数的影响较小，而叶轮直径对功率数的影响显着。在相同工况下，叶轮直径越大，功率数越小。最后，对四种常用叶轮搅拌的罐内流体动力学特性进行了研究和比较。较大的叶轮临界半径较大，而临界半径与叶轮直径比的变化范围较窄。操作和几何参数对无挡板水箱中叶轮功率数（Np）的影响与有挡板水箱中的有很大不同。在无挡板搅拌槽中，转速、叶片厚度和叶轮离底间隙对功率数的影响较小，而叶轮直径对功率数的影响显着。在相同工况下，叶轮直径越大，功率数越小。最后，对四种常用叶轮搅拌的罐内流体动力学特性进行了研究和比较。较大的叶轮临界半径较大，而临界半径与叶轮直径比的变化范围较窄。操作和几何参数对无挡板水箱中叶轮功率数（Np）的影响与有挡板水箱中的有很大不同。在无挡板搅拌槽中，转速、叶片厚度和叶轮离底间隙对功率数的影响较小，而叶轮直径对功率数的影响显着。在相同工况下，叶轮直径越大，功率数越小。最后，对四种常用叶轮搅拌的罐内流体动力学特性进行了研究和比较。操作和几何参数对无挡板水箱中叶轮功率数（Np）的影响与有挡板水箱中的有很大不同。在无挡板搅拌槽中，转速、叶片厚度和叶轮离底间隙对功率数的影响较小，而叶轮直径对功率数的影响显着。在相同工况下，叶轮直径越大，功率数越小。最后，对四种常用叶轮搅拌的罐内流体动力学特性进行了研究和比较。操作和几何参数对无挡板水箱中叶轮功率数（Np）的影响与有挡板水箱中的有很大不同。在无挡板搅拌槽中，转速、叶片厚度和叶轮离底间隙对功率数的影响较小，而叶轮直径对功率数的影响显着。在相同工况下，叶轮直径越大，功率数越小。最后，对四种常用叶轮搅拌的罐内流体动力学特性进行了研究和比较。而叶轮直径对功率数有显着影响。在相同工况下，叶轮直径越大，功率数越小。最后，对四种常用叶轮搅拌的罐内流体动力学特性进行了研究和比较。而叶轮直径对功率数有显着影响。在相同工况下，叶轮直径越大，功率数越小。最后，对四种常用叶轮搅拌的罐内流体动力学特性进行了研究和比较。