高鹤
- 作品数：5 被引量：13H指数：2
- 供职机构：辽宁石油化工大学机械工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金辽宁省自然科学基金更多>>
- 相关领域：化学工程理学农业科学轻工技术与工程更多>>
- 转子导程及偏心率对面团混合器混合流场及效率影响分析
- 2018年
- 为了探究偏心螺旋转子扰动下面团混合器的混沌混合机制,明确偏心转子系统的关键几何参数对混沌混合机制的影响,从三维Lagrangian的新视角,利用有限时间Lyapunov指数(finite-time lyapunov exponent, FTLE)和拉格朗日拟序结构(lagrangian coherent structure, LCS),结合经典Poincaré截面,对面团混合器的流体输运和混合机理进行了深入研究。利用LCS的准边界特性,分析了混合器的混沌和非混沌区域分布规律;研究了转子偏心率对混沌尺度和非混沌区粒子运动特性的影响规律。利用剪切速率、对数拉伸、瞬时混合效率和平均时间混合效率等,分析了转子导程和偏心率对混合器混合效率的影响。结果表明,双曲LCS将混合器流域划分为两个不同动力学特性的区域:内回转区和外螺旋区。随着转子偏心率逐渐增大,外螺旋区流体的混沌混合强度增大,内回转区混合强度逐渐较低,当偏心率较小时,流体混合以内回转区运动为主;由于转子扰动减小,减小了混合器的轴向物质输运。从拉伸流动混合效率角度可知,当导程l=120 mm、偏心率ε=0.67时,混合器的具有相对较高的拉伸混合效率;当导程l=60 mm、偏心率ε=0.33时,混合器的拉伸混合效率相对最低,但其剪切混合效率相对最高。该文为食品及其它混合设备的设计和优化提供了新的研究思路和理论依据。
- 朱向哲高鹤刘俭
- 关键词：混合器POINCARÉ截面
- 四螺杆扰动下粘性流体混沌动力学特性研究被引量：1
- 2019年
- 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。
- 朱向哲佟莹高鹤
- 关键词：POINCARÉ截面
- 4WS转子密炼机聚合物混沌混合的拉格朗日拟序结构分析被引量：9
- 2016年
- 采用拉格朗日拟序结构的分析方法,对标准四棱4WS转子密炼机聚合物混沌混合进行研究。利用网格叠加技术(MST),计算了密炼机二维流场的速度场分布。在此基础上,利用基于拉格朗日体系的有限时间Lyapunov指数(FTLE)、拉格朗日拟序结构(LCS),结合Poincaré映射和粒子可视化技术,分析了4WS转子密炼机二维流场的混沌混合特性;讨论了转子几何结构对FTLE和LCS分布的影响以及密炼机二维流场潜在的动力学和几何特性。结果表明,由于物质线的封闭状态,导致了密炼机近转子区流体输运受到了阻碍,因此,增强近转子区与远转子区的物质交换是进行转子优化的重要环节。由于4WS转子棱边独特的凹槽结构,在近转子区易产生马蹄形结构,在流域中形成同宿穿插结构,增强了近转子区和远转子区之间的物质交换,强化了密炼机流场的混沌混合。
- 高鹤朱向哲佟莹何延东
- 关键词：密炼机
- 转子相位角对密炼机内流体输运机理的影响被引量：2
- 2018年
- 剪切型异向旋转双转子密炼机广泛应用于高聚物的混合加工过程中。从动力学角度出发,采用拉格朗日拟序结构(LCS)和有限时间李雅普诺夫指数(FTLE),分析了转子不同初始相位角对密炼机可视化流形几何结构动力学特性的影响,得出了异向旋转双转子密炼机内流体输运机理。同时,结合粒子追踪技术,研究了非定常流场下LCS对粒子分布规律的影响。结果表明,不同初始相位角影响了异向旋转双转子密炼机流场LCS的结构稳定性,改变了流域内物质输运特性,流体粒子的运动规律证明了LCS作为流域内的准边界特性。
- 李天照高鹤朱向哲
- 关键词：高聚物
- 三螺杆挤出机端面二维流场混沌混合拉格朗日拟序结构分析被引量：7
- 2016年
- 三螺杆挤出机是一种新型的聚合物流体加工设备,其独有的中心区呈现出几何结构和受力状态的周期性变化,混合机理非常复杂。区别于传统的线性混合分析,从拉格朗日体系的新视角对三螺杆挤出机混沌混合进行拉格朗日拟序结构分析,利用有限时间Lyapunov指数(FTLE)、拉格朗日拟序结构(LCS),结合Poincaré截面和粒子可视化技术研究三螺杆挤出机二维流场的流体输运和混沌混合机理,讨论了中心区动态结构特性对FTLE和LCS分布的影响,并与单螺杆挤出机和双螺杆挤出机进行了对比分析。结果表明,LCS将三螺杆挤出机流域划分为近螺杆区、远螺杆区和中心区3个具有不同运动特性的区域,扭结是连接近螺杆区、远螺杆区和中心区物质交换的桥梁。随着混合时间的增加,扭结的弯曲和折叠程度逐渐增大,增强了3个区域的物质交换,强化了三螺杆流场的混沌混合。三螺杆挤出机啮合区附近存在3个双曲固定点,混合能力较好。Poincaré截面中椭圆周期点的出现说明在流域中心有非混沌区存在,因此三螺杆挤出机的中心区混合能力相对较弱。
- 佟莹朱向哲高鹤何延东
- 关键词：三螺杆挤出机计算流体力学
