基于拉伸流动的聚合物复合材料分散混合研究进展

相对常用聚合物成型加工设备通过剪切力场来实现对聚合物及其填充体系的分散混合,拉伸流场具有更好的分散混合效果及较高的分散效率.通过对成型加工设备结构进行优化设计,以及成型设备进行合理改造来实现高效分散的拉伸流场,并对拉伸流场的产生方式进行论述.     

起旋粗螺纹间隙中流体流动特性的PIV实验研究

利用粒子图像测速(PIV)技术对不同介质流体在垂直粗螺纹间隙中的螺旋流动进行全流场测量。用Tecplot软件进行粗螺纹间隙中螺旋流场显示并对沿流动方向上的流体速度进行提取。分析了不同流量条件下,粗螺纹间隙中不同介质流动流场瞬时特性、沿流动方向上流体速度分布特征和涡量场分布特征。结果显示:流体在粗螺纹间隙中存在高速区和低速区,随着流量的增加,高速区速度逐渐增大,面积逐渐减小,涡旋强度增加,正涡逐渐下移,负涡位置基本保持不变。在粗螺纹间隙中流体介质的粘度对螺旋流场的影响较小。     

PIV在化工搅拌釜内流动测量中的应用

着重探讨了新一代全场光学测速技术——粒子图像速度场仪(PIV)在搅拌混合实验中的应用,指出PIV及其衍生的测速技术在搅拌混合实验研究中具有广泛应用前景。PIV流场测量结果兼具很高的空间分辨率和时间解析度,可以得到搅拌釜中混合流体的瞬时2D或3D速度场以及浓度场等信息,进行非定常湍流特性研究,有助于建立搅拌釜内多相流动模型,揭示搅拌混合作用机理,优化搅拌桨型设计,促进搅拌混合技术的进一步发展。     

拉伸流动静态混合器混合性能的实验研究

设计了1种能够增强聚合物混合效果的拉伸流动静态混合器（EFM）,以高密度聚乙烯/聚苯乙烯（PE⁃HD/PS）作为混合体系,根据共混体系扫描电子显微镜（SEM）照片及分散相的平均粒径,研究了不同盘形结构和不同盘棱间隙（δ）（0.125~2.0 mm）下EFM的混合性能。结果表明,EFM的盘形入口结构对其混合性能影响较小,混合能力随盘棱顶端圆角半径的增大而有所提升,随δ的增大出现先降低再升高又降低的变化趋势。     

聚合物熔体收敛流动的可视化实验与理论研究

采用可视化实验技术,获和了流过楔形收敛流道的高密度聚乙烯（ＨＤＰＥ）熔体内着色条料的流迹图像。实验结果表明,收敛流道内ＨＤＰＥ熔体的流速与由于文推导的幂律流体较接近,在此基础上,采用该幂律流体模型,揭示了楔形收敛流道内流速与延伸应变速率随径向位置和偏心角度的变化规律,并利用该规律对聚合物熔体的连续挤出自增强作了分析。     

聚合物流体入口收敛流动的数值模拟

聚合物流体从大截面流道进入小截面流道时产生的入口收敛流动,是工业中常见的流型之一。基于聚合物流体入口收敛边界流线方程,应用MATLAB对入口收敛流动进行了数值模拟,讨论了Bagley校正因子(e)、非牛顿指数(n)、流道收缩比(λ)等因素对入口收敛流线和入口自然收敛半角(α0)的影响。结果表明:在一定的条件下,入口收敛边界流线的半径r随着e的增加而增大,但随着n的增加而减小,而λ对入口流型的影响不明显;另外α0随着e的增加而减小,但随着n的增加而增大,α0与λ之间呈非线性关系。模拟结果与实验观测较为接近。     

聚合物流体入口收敛流动的研究进展

对聚合物流体的入口收敛流动研究进展进行论述,包括实验研究、理论分析、计算机模拟、拉伸黏度的获取和减缓入口收敛流动等方面,并对聚合物流体入口收敛流动的研究进行展望。     

聚乙烯挤出拉伸流动行为的研究

介绍了１种测定表观拉伸流动性能的新方法,通过测量不同聚合物的拉伸流动阻力和表观拉伸应变速率,来比较它们的加工流动性能,并就低密度聚乙烯和线型低密度聚乙烯的分子结构和加工流动行为的影响进行了探讨。     

几种典型流动测量技术的原理及应用现状

介绍了在过去几十年已经有了飞跃的发展的先进的流动测量技术热线热膜测速技术、激光多普勒测速技术、粒子图象测速技术的测量原理及各自的应用特点,并对它们进行了综合比较分析。     

化工搅拌釜内流动测量技术的应用进展

搅拌釜内的物料混合是一个有限空间中的复杂非定常湍流问题,且常伴有强烈的传质、传热乃至反应过程。搅拌混合过程中影响因素多,理论分析难度大,实验获取搅拌釜内整场流动信息是其机理研究和搅拌混合设备优化设计的重要手段。本文归纳了在搅拌混合研究中传统流动测量技术的应用,分析其各自优缺点,着重探讨了新一代全场光学测速技术——粒子图像速度场仪（PIV）在搅拌混合实验中的应用,指出PIV在搅拌混合研究中具有广泛应用前景。PIV具有很高的空间分辨率和时间解析度,可以得到搅拌釜中混合流体的瞬时2D或3D速度场以及浓度场和温度场等信息,进行非定常湍流特性研究,有助于建立搅拌釜内多相流动模型,验证数值模拟结果,实现搅拌釜的优化设计,从而促进化工搅拌技术的进一步发展。     

非牛顿流体中的两并行运动气泡周围流场及气泡间相互作用的PIV研究

The flow fields surrounding two parallel moving bubbles rising from two identical orifices submerged in non-Newtonian fluid of carboxymethylcellulose (CMC) solution of three different mass concentration were measured experimentally by the use of particle image velocimetry (PIV). The influences of gas flowrate, solution mass concentration, orifice interval and the angle between two bubble centers line and vertical direction on the flow field surrounding bubbles were discussed respectively by analyzing the velocity vector, velocity contours as well as individual velocity components. The results show that the liquid velocity both in front of two bubbles and behind increases with gas flowrate duo to shear-thinning effect of previous bubbles, whereas decreases with the increase of CMC concentration due to the increase of drag force acting on bubbles. The effect of the orifice interval on the flow field around two moving bubbles becomes gradually obvious as the interval becomes closer. Moreover, two adjacent side-by-side bubbles repulse each other during rising, leading to the practical interval between them increased somewhat above the orifice interval. When the distance between bubbles is less than the orifice interval l0 mm, the interaction between two neighboring bubbles changed from mutual repellence to attraction with the decrease of the angle of the line of linking two bubble centers to the vertical direction.     

气升式环流反应器液相流场的研究

运用粒子图像测速仪(PIV)技术测量了一拟二维气升式环流反应器内液相流动状态。避开了气液两相成像带来的图像处理困难。成功测取了时均液相速度、瞬时雷诺应力、剪切应力等在反应器下降段内的分布;考察了反应器上升段进气量和反应器液位高度对液相循环速度的影响;同时,对反应器三个具有代表性的流动部分进行了观测,获得了该反应器内液相流场具有代表性意义的速度分布图。研究结果为认识该类反应器的性能及进行反应器设计、优化提供了有价值的参考信息。     

双层翼型桨搅拌槽内流动特性的PIV研究

在直径0.476 m的搅拌槽内,采用粒子图像测速技术对双层三叶CBY翼型桨搅拌槽内的流场进行了研究,考察了层间距、浸没深度和离底高度等参数对流场分布的影响. 结果表明,层间距H2≤0.6T(T为搅拌槽直径)时,槽内可形成整体的轴向循环流动,H2≥0.7T时槽内将产生分区流动现象. 浸没深度对桨叶排出流区域的速度影响很小. 降低下层桨的离底高度能加强下层桨的径向流动,并增大上层桨叶轮区和循环区流体的轴向流动.     

旋风分离器内旋进涡核的PIV显示

The precessing vortex core (PVC) in a cyclone separator plays an important role in the separation performance and in further understanding of the general law of periodic unsteady flow therein. In this paper, the unsteady flow field is investigated with particle image velocimetry (PIV), and the instantaneous velocity, vorticity,tangential velocity, and radial velocity are acquired by analyzing the images of instantaneous flow. It is for the first time reported that there is a centrifugal flow region close to the dust discharge zone and its maximum value is higher than the mean radial velocity. This discovery is very important for understanding the principle of separation of particles in the area of dust discharge. Determination of the frequency and amplitude of PVC was conducted in the region where the phenomenon of PVC is remarkable. Results agree well with those obtained by hot wire anemometry. The observations of the center of “cortex core and the bimodal distribution of the amplitude of the PVC indicate the vortex core precesses around the geometric axis of the cvclone in its own way.     

内置转子圆管内液体流动的PIV测量

采用粒子图像测速技术对安装三叶片转子的圆管、安装两叶片转子的圆管及光管进行实验研究,获得了换热管内流场的分布情况. 结果表明,圆管内安装小导程三叶片转子的轴向速度沿径向的分布与圆管内安装两叶片转子差异不明显,均呈近M型分布,但径向速度沿径向的分布明显大于两叶片转子,且湍动能沿径向的分布也高于两叶片转子. 以湍动能的衰减长度作为表征单个转子的作用范围量,在管内放置单个转子后,湍动能逐渐衰减,并在经过约10 mm距离后稳定在一恒定值附近,因此,认为洁能芯转子的作用范围长度为10 mm,这对工业应用具有重要意义.     

圆柱绕流的数值模拟与PIV测试研究

利用计算流体力学软件Fluent对均匀来流绕固定圆柱的流动情况进行了数值模拟,考察和研究了气流绕过圆柱时的边界层的形成以及旋涡的形成及脱落过程,利用粒子图像测试(PIV)技术对绕流情况进行了实验研究.通过数值模拟结果与PIV实验结果的定性和定量分析比较,证明Fluent软件的模拟结果具有相当的准确性,能够准确的预测流体的流动特性.     

PIV技术应用于循环流化床颗粒运动测试

粒子图像测速(PIV)技术被尝试用于测量循环流化床内颗粒运动,运用二值化互相关图像处理算法,得出了流场中粒子的轴向速度及水平方向速度分布图,并分析了粒子运动的变化规律。测试结果较好地反映了循环流化床内颗粒流动的一些特性,表明PIV技术在循环流化床气固两相流体特性研究中具有较好的应用前景。     

换热管内安装转子的PIV实验

采用粒子图像测速技术(PIV)对安装"洁能芯"转子的换热管及光管进行了实验研究,获得了换热管内速度场及湍动能的分布.实验结果表明:与光管相比,换热管内安装"洁能芯"转子后,流场发生了改变,轴向速度分布由近抛物线形变为近M形分布;径向速度在管中心轴线两侧一个相当大的区域内比光管高出一个数量级,并且出现正负交替变化,即速度方向在不断地改变;作为最能体现"洁能芯"转子强化换热效果的指标,湍动能有了显著的提高,说明了"洁能芯"转子具有很好的强化传热功能.