行星式强化层流搅拌
行星搅拌是一种高效混合手段，其工作原理是通过行星搅拌桨的公转和自转，将材料在三维空间中不断受到剪切、挤压、摩擦等力的作用，从而实现混合、搅拌和研磨。相比传统搅拌方法，行星搅拌机具有混合效果好、操作简单、适用范围广、生产效率高、节能环保等优点。适用于制药、化工、食品、涂料、颜料等行业的混合、搅拌、研磨工艺。我们利用激光诱导荧光技术验证了行星搅拌方式可以显著提高混合度和混合效率。
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| 传统中心搅拌 | 行星式搅拌 |
多孔介质内复杂流动
复合材料液体模塑成型工艺（LCM）是指将液态基质材料（如环氧树脂）注入干燥的预制加强材料中（如碳纤维织物），随着树脂在纤维束间、内传播而达到完全浸渍的一种复合材料加工技术。纤维束间和束内的流体分别由粘性压力梯度和毛细力驱动，这两种力的“博弈”是不同尺度气泡产生的根本原因。我们基于Stokes-Brinkman耦合模型，对相关参数进行优化，建立了各向异性等效多孔介质模型，并详细探究了可能影响气泡产生、迁移以及逃逸的因素，建立了相关数学模型，以期为LCM中易产生空泡缺陷这一瓶颈问题的突破提供理论支撑。
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| 注塑成型试验台 | 等效多孔介质数值模拟 |
螺杆挤出机
螺杆挤出机常用于塑料制品的生产，其工作原理是：将原料以固态或颗粒状形式投入到加料口，经过传送装置将原料送入螺杆进料段。原料在螺杆的推动下逐渐向前推进，形成定量的料层，同时加热系统使原料逐渐升温并熔化为熔融塑料。接着，随着螺杆的转动，熔融塑料被推向挤出段，通过改变螺杆间的压缩比提高压力。最后，熔融塑料在挤出段被推进到出料口，通过模头形成所需的截面形状，再经过冷却和固化处理，形成最终的塑料制品。团队基于能量耗散原理对螺杆挤出机工作模型进行了合理简化，假定从轴输入的机械能全部用于非牛顿工作流体的粘性耗散，提出了基于扭矩的粘度实时预测方法，可进一步用于评价生产过程中混合物的混合和分散程度。
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| 螺杆挤出机工作流程示意图 | 双螺杆挤出机数值模拟 |