三螺杆挤出机流体输运和混合的拉格朗日动力学新机理

批准号:
51973085
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
朱向哲
依托单位:
学科分类:
高分子材料加工与成型
结题年份:
2023
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
朱向哲
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中文摘要
传统的三螺杆挤出机流体流动和混合机理研究主要基于欧拉观点的静态物理参数表征,难以揭示三维拓扑流场的动力学本质。本课题更新思路,拟探究基于拉格朗日理论框架的三螺杆挤出机流体输运和混合动力学新机理。内容包括:①分别采用有限元法和光滑粒子流体动力学法(SPH),对三螺杆挤出机三维流场进行精确计算,并探索出一套适于螺杆挤出机三维动态复杂流场的有限时间李亚普诺夫指数(FTLE)和拉格朗日拟序结构(LCS)的计算方法。②利用FTLE、LCS 和Lobe动力学理论,结合可视化实验,给出三螺杆挤出机流体输运和混合的动力学边界识别和控制方法;提出双曲周期点触发和控制流体输运和混合的动力学新机制。③设计和制造新型高效的非对称三螺杆挤出机,给出基于拉格朗日框架三螺杆挤出机三维几何造型的解析表征方法。研究意义:为高分子加工设备流体力学研究提供新思路,拓展和丰富螺杆挤出机设计的理论体系。
英文摘要
The traditional studies about the flow and mixing mechanisms in tri-screw extruders are mainly focus on the analysis of static physical parameters from the Euler viewpoint. Due to lack of the dynamic mechanism description, it is difficult to reveal the dynamic nature of the 3D topological flow field in tri-screw extruders. In this project, the new mechanisms of fluid transport and mixing in tri-screw extruders are explored based on the framework of Lagrangian theory. The project contents cover: The 3D flow fields in the tri-screw extruders will be calculated accurately by using the finite element method and smoothed particle hydrodynamics method (SPH), respectively. Moreover, a set of suitable method to calculate the Finite time Lyaponuv exponent (FTLE) and Lagrangian coherent structures (LCS) of three-dimensional dynamic complex flow field in tri-screw extruders will be put forward. Based on the FTLE, LCS and Lobe dynamics theory, combining visualization experiment, a method of identifying and controlling the dynamic boundary for fluid transport and mixing in tri-screw extruders will be presented. Moreover, the transport and mixing mechanism triggered and controlled by the hyperbolic periodic point in flow field of tri-screw extruders will be proposed from . ③A new high-efficient tri-screw extruder with three asymmetric screws will be devised and manufactured based on the chaotic dynamics theory. And the analytical equations for describing the geometric modeling of the asymmetric screws will be put forward. The significance of this project covers: the new theory system of designing the screw extruders will be enlarged based on the framework of Lagrange theory. An important theoretical foundation will be provided to achieve the precision control of extrusion process.
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DOI:--
发表时间:2022
期刊:辽宁石油化工大学学报
影响因子:--
作者:王廷玺;朱向哲;吴婷婷
通讯作者:吴婷婷
DOI:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.07.021
发表时间:2022
期刊:中国塑料
影响因子:--
作者:刘杨;朱向哲
通讯作者:朱向哲
DOI:10.19491/j.issn.1001‐9278.2020.08.009
发表时间:2020
期刊:中国塑料
影响因子:--
作者:滕健;王东阳;朱向哲
通讯作者:朱向哲
DOI:--
发表时间:2023
期刊:塑料
影响因子:--
作者:马超;朱向哲;马尉然
通讯作者:马尉然
DOI:--
发表时间:2021
期刊:塑料
影响因子:--
作者:滕健;朱向哲;李万旭;陈立
通讯作者:陈立
非对称混炼流场共混聚合物混沌混合与反应机理研究
- 批准号:51473073
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:82.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:朱向哲
- 依托单位:
三螺杆挤出机组合螺杆流体复杂混合特性研究
- 批准号:50903042
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:朱向哲
- 依托单位:
国内基金
海外基金
