同向自洁积木式双螺杆挤出机由于具有良好的混合能力、自清洁能力和排气性能,在聚合物加工工业中已得到广泛应用。但是,普通同向双螺杆由于两根螺杆存在对称性,从而导致流体沿着两根螺杆前行过程中经历的几何空间存在一致性,缺少流体加工空间几何形状的转换,剪切过程中再取向作用减弱,混合效果有限。为改变这种缺陷,我们试图引入混沌动力学对称破缺效应,发明了非对称同向自洁型双螺杆挤出机。本文以这种新的螺杆造型为研究对象,在研制新型螺杆的基础上,采用计算机数值模拟技术和挤出聚合物填充体系实验相结合,对挤出过程混合的动力学机理开展研究,这无疑具有一定的科学和现实意义。本文首先介绍了新型双螺杆造型原理。在建立几何模型和数学模型的基础上,采用Carreau本构模型,运用有限元软件Polyflow的网格叠加技术,对不同造型的新型非对称双螺杆端面、捏合盘元件和螺纹元件内流动进行数值模拟,得到周期性速度场及压力场的分布。进一步利用粒子示踪技术,以累积分散准数、界面拉伸长度、停留时间分布、混合效率等为表征量,对混合过程动力学行为进行了对比分析。与传统的同向双螺杆对比表明,新型螺杆的分布混合、分散混合的性能均优于普通双螺杆,初步证实了新型螺杆内存在混沌混合。同时,结果表明螺纹元件及捏合块内的混合与端面内的二维混合在各个表征量上分布趋势具有一致性。自行设计了新型同向非对称双螺杆挤压系统,研制了新型实验样机。开展了纳米碳酸钙填充LLDPE的挤出实验研究,对挤出制品混合效果微观结构进行了扫描电镜表征对比,发现新型双螺杆的混合性能也优于普通双螺杆。数值模拟结论与实验结论相符合,说明数值模拟方法的可行性。下一步将从动力学角度出发,通过Poincare截面及界面拉伸等方面对同向双螺杆挤出机得混合的动力学行为及细节开展进一步的分析。