四螺杆扰动下粘性流体混沌动力学特性研究

四螺杆扰动下粘性流体混沌动力学特性研究

论文摘要

在螺杆的周期性扰动下,聚合粘性物流体在螺杆挤出机内的运动具有混沌特性。区别于传统欧拉方法,从Lagrangian新视角分析了四螺杆扰动下粘性流体的混沌动力学特性。基于有限时间不变流形理论,计算了四螺杆挤出机不同初始时刻位的有限时间Lyapunov指数FTLE和拉格朗日拟序结构LCS;利用LCS准边界特性分析了四螺杆挤出系统不同区域的流体运动的动力学特性,指出了抑制和促进四螺杆流体输运的局部区域;结合Poincaré截面验证了分析结果的正确性。结果表明,在同向旋转四螺杆的周期性扰动作用下,四螺杆挤出机中心区由LCS包围,成为流体输运的死区。通过改变螺杆的扰动方向,可以消除中心区LCS的封闭结构,强化异向旋转四螺杆挤出机的物质交换,有效提高了设备的混合效率。

论文目录

  • 1 引 言
  • 2 物理模型
  • 3 数学模型
  •   3.1 控制方程
  •   3.2 网格无关性验证
  •   3.3 有限时间Lyapunov指数FTLE
  • 4 计算结果与分析
  •   4.1 四螺杆流场Lagrangian分析
  •   4.2 粒子运动可视化分析
  •   4.3 流场Poincaré截面分析
  •   4.4 异向旋转四螺杆挤出机Lagrangian分析
  • 5 结 论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 朱向哲,佟莹,高鹤

    关键词: 四螺杆挤出机,有限时间指数,拉格朗日拟序结构,截面

    来源: 计算力学学报 2019年01期

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 有机化工

    单位: 辽宁石油化工大学机械工程学院

    基金: 国家自然科学基金(51473073,50903042),辽宁省高校创新人才支持计划(LR2016022)资助项目

    分类号: TQ315

    页码: 83-89

    总页数: 7

    文件大小: 2944K

    下载量: 61

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