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学兔兔 第48卷第 14期 机 械 工 程 学 报 V01．48 NO．14 2012年 7 月 JOURNAL0FMECHANICALENGINEERING Ju1． 2012 DoI：10．3901／JME．2012．14．070 带有扰动副螺棱的单螺杆挤出机内混沌混合水 徐百平 1,2 喻慧文1,2 何 亮 陈金伟 王玫瑰 刘跃军2 (1．广东轻工职业技术学院广东高校高分子材料加工工程技术开发中心 广州 510300； 2．湖南工业大学先进包装材料与技术湖南省普通高校重点实验室 株洲 412008) 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Ponicra6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。 关键词：单螺杆挤出机 混沌混合 有限体积方法 前锋追踪 Ponicra6截面 中图分类号：TQ320 0373 ChaoticM ixinginSingleScrew ExtruderswithReciprocatingBaffle XUBaiping， YUHuiwen， HELiang CHENJinwei WANGMeigui LIUYuejun (1．TechnologyDevelopmentCenterforPolymerProcessingEngineeringofGuangdongCollegesandUniversities， GuangdongIndustryTechn icalCollege，Guangzhou510300； 2．KeyLaboratoryofAdvancedMaterialsandTechn ologyofrPackagingofHunanUniversities， HunanUniversityofTechnology,Zhuzhou412008) Abstract：Ageometryinwhichthemixingofsinglescrew extruderisenhancedbyareciprocatingbaffleisproposedandhteeffectof baffleamplitudeonmixinginhtescrew channelisinvestigated．Thecorrespondingphysiealandmahtematicalmodelsaredeveloped． Theperiodicflow na dmixingofNewtonianfluidinsuchna extruderraeinvestigated．Fniitevolumemehtodisusedna dflow domain ismeshedbystaggered dswithhteperio~cboundaryconditionsofhtebafflemotionbeingimposedbythemeshsupposition technique．FluidparticlestrackingiscarriedoutbyfourthorderRunge-KuttaschemeandhtePonicra6sectionmappnigsraeusedin