带有扰动副螺棱的单螺杆挤出机内混沌混合

• 作者: 何亮 刘跃军 喻慧文 徐百平 王玫瑰 陈金伟
• 来源期刊: 机械工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 单螺杆挤出机 混沌混合 有限体积方法 前锋追踪 Poincaré截面
• 年，卷（期）: 2012,（14）
• 所属期刊栏目: 材料科学与工程
• 页码范围: 70-77
• 分类号: TQ320|O373
• 字数: 3056字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3901/JME.2012.14.070

摘要

提出一种采用副螺棱轴向往复运动来提高单螺杆挤出机混合的结构,探讨不同扰动幅度对螺槽内混合的影响.建立扰动副螺棱作用下三维周期性物理模型和相应的数学模型,对挤出机内牛顿流体三维周期性流动和混合过程进行计算.采用有限体积方法,变量分布采用交错网格,副螺棱的周期性运动边界通过叠加网格方式实现.采用4阶Runge-Kutta方法实现流体运动前锋追踪计算,对比Poincaré截面,得到示踪剂空间构型演变及界面增长.结果表明,副螺棱往复运动将导致螺槽内部的混沌混合区域围绕内部KAM管,并被外部准周期运动区域包围.处于混沌区域的流体界面呈现指数增长规律,而处于准周期运动的区域界面随时间仍然保持线性增长.副螺棱扰动幅度越大,内部准周期混合区域越小,混沌场覆盖的尺度越大.