4WS转子密炼机聚合物混沌混合的拉格朗日拟序结构分析 Lagrangian Coherent Structure Analysis of Chaotic Mixing in an Internal Batch Mixer with 4WS Rotors

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。