四螺杆扰动下粘性流体混沌动力学特性研究

来源：计算力学学报杂志2019年第1期北京时间：

作者：朱向哲,佟莹,高鹤

单位：辽宁石油化工大学 机械工程学院, 抚顺 113001,辽宁石油化工大学 机械工程学院, 抚顺 113001,辽宁石油化工大学 机械工程学院, 抚顺 113001

摘要：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。

关键词：四螺杆挤出机,有限时间Lyapunov指数,拉格朗日拟序结构,Poincaré截面,

基金资助：国家自然科学基金（51473073；50903042）；辽宁省高校创新人才支持计划（LR2016022）资助项目.