Roller转子密炼机聚合物流体的混沌混合特性

高分子材料科学与工程, 2013, 29(12): 128-132.

Roller转子密炼机聚合物流体的混沌混合特性

程志飞 ^1, , 何延东 ^2, , 朱向哲 ^3, , 孙大鹏 ^4, , 王阁 ^5,

1.辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001

2.辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001

3.辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001

4.辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001

5.辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001

基金项目: 辽宁省高等学校杰出青年学者成长计划(LJQ2013041) 国家自然科学基金资助项目(50903042,51303075)

关键词： Roller转子密炼机 , 混沌混合 , Poincaré截面 , Lyapunov指数

Chaotic Mixing of Polymer Melt in Internal Mixer with Roller Rotors

Zhifei Cheng ^1, , Yandong He ^2, , Xiangzhe Zhu ^3, , Dapeng Sun ^4, , Ge Wang ^5,

1.辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001

2.辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001

3.辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001

4.辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001

5.辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001

Keywords： internal mixer with Roller rotors , chaotic mixing , Poincaré section , Lyapunov exponent

建立了Roller转子密炼机二维有限元模型,利用网格重叠技术,对密炼机流体的流动过程进行了数值模拟.利用粒子示踪技术,采用4阶Runge-Kutta法计算了不同转数和不同流体粒子释放位置的密炼机Poincaré截面、平均对数线拉伸及Lyapunov指数等混沌混合参数.从非线性混沌理论的视角研究了Roller转子密炼机的混沌混合机理.结果表明,在双转子周期性扰动的作用下,聚合物流体在密炼机内被反复地拉伸、折叠,且啮合区的Poincaré截面出现了典型的“马蹄形”混沌结构.随着混合周期的增加,平均线拉伸以指数形式增长,且Lyapunov指数大于零.Roller转子密炼机流体具有混沌对流的特征.

参考文献

[1]	Ahmed Salahudeen, S.;Elleithy, R.H.;AlOthman, O.;AlZahrani, S.M. .Comparative study of internal batch mixer such as cam, banbury and roller: Numerical simulation and experimental verification[J].Chemical Engineering Science,2011(12):2502-2511.
[2]	Barailler F;Heniche M;Tanguy PA .CFD analysis of a rotor-stator mixer with viscous fluids[J].Chemical Engineering Science,2006(9):2888-2894.
[3]	Yun Bai;Uttandaraman Sundararaj;Krishnaswamy Nandakumar .Nonisothermal Modeling of Heat Transfer Inside an Internal Batch Mixer[J].AIChE Journal,2011(10):2657-2669.
[4]	杨弋纬,王嘉骏,顾雪萍,冯连芳.混沌混合及在聚合物共混中的应用[J].高分子材料科学与工程,2012(03):186-190.
[5]	Martin Robinson;Paul Cleary;Joseph Monaghan .Analysis of Mixing in a Twin Cam Mixer Using Smoothed Particle Hydrodynamics[J].AIChE Journal,2008(8):1987-1998.

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