声强化幂律非牛顿流体共振声混合的机理研究

王小鹏1, 霍强1
1西安交通大学
发布日期 2024

共振声混合是利用振动频率在60Hz左右、振动加速度不超过100G的垂直振动使被混物料产生全场混合效应,被认为是“含能材料领域的颠覆性技术”。然而,该技术是一项基于多物理场耦合的新型混合技术手段,其混合机理仍然不够完善。本文以呈现幂律非牛顿流体特性的复合含能材料为研究对象,利用COMSOL软件开展流-固-声多物理场耦合的数值仿真研究,模拟流体的混合过程,依据不同类型的混合方式计算流场的等效参数,构建声源模型,提出一种基于双向-流固耦合的多阶段混合声场表征方法,计算声辐射力,明确声对于幂律非牛顿流体共振声混合的强化作用。结果表明,幂律非牛顿流体的共振声混合过程分为塞状混合和泡状混合,双向-流固耦合的混合过程更贴近真实情况,声场信号中不仅存在60Hz工频,还存在由于强迫振动所激发的系统的固有频率。上述结果表明,声强化了幂律非牛顿流体的混合。研究成果不但能够为解决复合含能材料的均匀混合问题提供技术支撑,而且对于解决更广范围内非牛顿流体的均匀混合问题提供理论指导。

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