SK型静态混合器湍流瞬时速度的混沌特性分析

本文主要探讨了在湍流状态下（雷诺数Re=3972～11916），针对φ40mm×800mm、长径比为1.25的SK型静态混合器，使用激光多普勒粒子分析仪对其瞬时流场进行了深入的测量与分析。研究者通过结合傅立叶频域分解和互信息函数，运用小波阈值理论提取了瞬时速度的相关信号，进而利用相空间重构理论、改进关联积分以及最小二乘法对瞬时速度的脉动行为进行了非线性分析和特征提取。 核心研究内容聚焦于利用关联维数D2和K2熵来刻画湍流特性。实验结果显示，SK型静态混合器内部的流场被确认为具有自相似分形的混沌流场，这表明其流场结构复杂且高度动态。关联维数D2的径向分布范围在1.3至2.7之间，揭示了湍流程度的空间变化规律。同时，K2熵的变化趋势显示，在径向位置变化过程中，它呈现出先减小后增大的趋势，这可能是由于流场复杂动力学行为的影响。 静态混合器作为一种重要的过程强化设备，在现代化工行业中因其高效、节能和环保的特点被广泛应用。然而，由于其内部流动的非线性混沌特性，传统的时均统计方法往往难以准确描述其复杂的流动行为和传热强化效果。因此，作者强调了采用瞬态流动行为的研究方法对于提升对静态混合器设计、预测和控制能力的重要性。 本文的研究成果不仅有助于深化对静态混合器内部流体力学的理解，也为优化其性能、提高设备效率提供了理论支持。此外，文章还提到了研究工作的资助背景，即辽宁省科学技术计划项目和辽宁省高等学校科研项目，这表明这项工作得到了资金支持并具有一定的学术价值。 这篇论文深入探讨了湍流条件下SK型静态混合器的瞬时流场特性，通过先进的非线性分析方法揭示了其混沌流场的复杂性，并为后续的设备设计和优化提供了新的视角和技术手段。