立式捏合机搅拌桨尖混沌运动的可视化试验研究

摘要

建立了混合釜流场映射模型,分析了双轴行星运动搅拌桨桨尖运动方程,绘制了桨尖运动轨迹平面图,发现轨迹分布可以遍历混合釜流场径向截面,进而绘制了桨尖运动轨迹的Poincaré截面图,发现Poincaré截面图中的离散点在固定的区域内聚集,发生了混沌运动,并且离散点的密集程度与搅拌时间和搅拌转速相关。随后分析其与搅拌桨转速、旋转时间的对应关系,搅拌桨公转运动的长期行为对桨尖运动轨迹的影响被不断放大,最终产生混沌现象,揭示了混合釜流场混沌运动产生的原因。通过混合釜流场可视化示踪实验,观察示踪剂在混合釜内随搅拌桨转动的运动状态,证明了混合釜流场存在拉伸、剪切与折叠作用,具备Smale马蹄映射的特征,验证了混合釜模型的混沌理论,搅拌桨桨尖的行星运动将使混合釜流场最终引发混沌运动。