在进行单螺杆挤出机螺槽内混合特性的数值模拟时，宗原和戴干策两位研究者采用了三维方腔模型来模拟实际的单螺杆挤出机。他们应用了粒子轨迹跟踪技术和有限元法来研究螺杆转速和螺槽深度对挤出过程中物料混合特性的影响。
螺杆转速是单螺杆挤出机工作时的一个关键参数，它直接影响到物料的剪切速率、混合均匀度以及最终产品的质量。较高的螺杆转速意味着更大的剪切力作用在物料上，可能会带来更好的混合效果，但也可能导致物料过度剪切，影响产品质量。相反，较低的螺杆转速虽然可以减少剪切热和剪切力对物料的破坏，但也可能导致混合不均匀。因此，找到合适的螺杆转速对于优化挤出工艺至关重要。
螺槽深度作为挤出机的一个重要几何参数，同样对混合特性有显著的影响。螺槽深度的不同会改变物料在挤出过程中的流动路径和停留时间。浅螺槽可以提供较小的物料储存空间和较短的物料在螺槽中的停留时间，适用于快速加工的场合。深螺槽则提供较大的物料储存空间和较长的停留时间，有利于混合均匀，但可能需要更长的加热和冷却时间，从而影响加工效率。因此，在设计挤出机螺杆时需要综合考虑螺槽深度的影响。
粒子轨迹跟踪技术是一种模拟手段，通过跟踪流动场中粒子的运动轨迹，可以直观地观察物料在挤出过程中的流动行为。通过该技术，可以了解物料在挤出过程中的混合情况，预测可能出现的死角和死区，从而为改善设计提供依据。这种方法特别适合于复杂流道中混合过程的模拟分析。
有限元法是一种数值计算方法，它将连续体划分成有限数量的小单元，通过建立微分方程的近似解，用这些小单元的解来表示整个连续体的物理行为。在单螺杆挤出机螺槽内混合特性的研究中，有限元法可以用于计算螺槽内部的流动场分布，分析物料在不同操作条件下的流变行为。该方法可以帮助研究者获得螺杆转速和螺槽深度对流动和混合特性影响的定量数据。
总结来说，通过数值模拟技术，研究者可以更深入地理解单螺杆挤出机内部的流场结构和混合机理，从而为设计改进提供科学依据，以达到提高产品质量和加工效率的目的。这项研究不仅在理论上有着重要意义，在实际工业生产中也有广泛的应用价值，尤其是在塑料、食品、制药等行业中，单螺杆挤出机是一种非常常用的加工设备。通过对螺杆转速和螺槽深度等关键参数的优化，可以显著改善产品的性能和质量。
