偏心空气射流搅拌器Kolmogorov熵分析：混沌混合研究

"偏心空气射流搅拌器中流体混沌混合的Kolmogorov熵分析" 在化学工程和流体动力学领域，搅拌反应器是进行混合、分散及反应过程的重要设备。本文主要探讨了一种特殊的搅拌装置——偏心空气射流搅拌器中的流体混沌混合现象，并通过Kolmogorov熵这一混沌理论指标进行了深入分析。Kolmogorov熵是一种衡量系统复杂性和混乱程度的数学工具，常用于混沌动力系统的描述。 研究由刘仁龙、廖军等学者进行，他们利用LabVIEW和MATLAB软件对实验数据进行了处理。实验设置在偏心空气射流双层桨搅拌反应器中，通过对反应器内壁压力脉动信号的监测，来探究混沌混合的特性。实验重点关注搅拌转速和空气速率对Kolmogorov熵值的影响。 实验结果显示，Kolmogorov熵值的变化与搅拌转速和空气速率有密切关系。在较低的转速范围（32.5~130.00r/min），Kolmogorov熵值基本保持稳定，这意味着混合状态相对有序，混沌程度不高。随着转速提高到130.00~260.00r/min，熵值呈现出对数函数型增长，这表明混沌程度逐渐增强，流体混合变得更加复杂。然而，在高转速段（260.00~325.00r/min），Kolmogorov熵值却随转速和空气速率的增加而呈指数函数型减小，这意味着尽管转速继续提升，但混沌程度不再持续增加，可能是因为达到了某种动态平衡或限制条件。 这些发现对于优化搅拌过程、提高混合效率以及控制反应均匀性具有重要意义。在实际应用中，根据不同的反应需求，可以通过调整搅拌转速和空气速率来控制混沌混合的程度，从而达到理想的反应条件。此外，Kolmogorov熵作为一种量化混沌程度的工具，也为理解和预测复杂流体系统的行为提供了新的视角。 关键词：搅拌反应器；混沌混合；Kolmogorov熵 本研究的创新点在于将混沌理论应用于搅拌反应器的流体混合研究，通过Kolmogorov熵揭示了不同操作条件下流体混沌混合的动态变化，为搅拌器设计和反应过程控制提供了理论支持。这一研究对于化工行业的搅拌设备优化和工艺改进具有实际指导价值，同时也为混沌理论在工程领域的应用提供了新的案例。