近年来，随着对流体非线性及混沌理论研究的不断深入，学者们开始诱导和利用混沌现象，对流体混合过程进行强化。Aref H.等通过对简单的二维非定常流场的调控来诱发混沌，实现了对流体的高效搅拌，显著提高了混合效率。而层流状态下流体颗粒运动轨迹的差异性很大，在搅拌槽内可以明显观测到具有两种不同流动状态的混合区域，即混沌混合区与混合隔离区（见图2.1）。为提高流体的混沌混合行为，人们采用变速搅拌、偏心搅拌、往复搅拌、射流搅拌、多层搅拌及柔性搅拌等技术，强化槽内流体的混沌混合。

图2.1　混合分区状态：混沌混合区和混合隔离区

在变速搅拌研究方面，主要通过改变搅拌转速大小和搅拌转速的方向两个方面来强化流体的混合过程。Lamberto 等从改变转速大小的角度出发，采用酸碱中和反应的办法对搅拌槽内流体流动形态进行了可视化研究。研究发现，混合隔离区的区域范围与实验体系下的搅拌雷诺数有关，即搅拌雷诺数较小时，混合隔离区位于桨叶附近。随着搅拌雷诺数的增加，混合隔离区沿着远离桨叶的方向移动。当调整搅拌转速在两个固定的值间进行周期性改变时，混合隔离区的大小及位置也会不断调整，增加了槽内流体的随机运动，进而提高了混合效果。Woziwodzki 通过正反周期性改变桨叶的转动方向的方法，破坏了搅拌槽内混合隔离区，加快了混合过程。Yao 等基于Rushton 涡轮桨，考察了上述两种变速搅拌模式下搅拌槽内的流体混合过程。研究发现，与传统的稳态搅拌方式相比，非稳态的搅拌方式具有明显的混合优势。杨锋苓等研究了湍流状态下周期性变速旋转方式对搅拌槽内混合特性的影响。研究发现，在周期性变速搅拌时，混合时间比常规体系的混合时间少，而周期性变向搅拌方式更能加快混合进程。(www.daowen.com)

在偏心搅拌研究方面，从改变搅拌桨安装位置角度出发，提出了一种强化混点混合的方式，这属于空间混沌混合范畴。Ascanio 等考察了径流式Rushton 桨和轴流式三窄叶翼型桨在不同偏心位置处的混合特性。研究发现，当搅拌介质黏度较高时，偏心搅拌都可以缩短混合时间。特别地，径流式Rushton 桨具有更高的混合优势。Karcz 等从实验角度出发，研究了湍流状态下轴流式桨叶在偏心条件下的混合性能，并依据混合时间、能量耗散对其影响程度进行具体量化，提出了相应的半经验公式。Cabaret 等基于以上研究基础，具体探究了偏心条件下单偏心轴双层Rushton 桨和双层偏心轴单层Rushton 桨对搅拌槽内混合过程的影响规律。研究发现，双单桨搅拌操作模式能够调控混合分区的形成进程，打破混合规则区，降低混合时间。Ameur 研究了在偏心安装的条件下4 个六弯曲涡轮桨对混合效率的影响。研究发现，该搅拌方式有效地减小了槽内“死区”区域。高殿荣等考察了偏心非对称分布搅拌桨对槽内流体流动的影响。研究发现，偏心安装方式能够有效提高混合效率。胡银玉等利用平面激光诱导荧光技术（PLIF）也证实了偏心搅拌在混合过程中的优势。

在往复搅拌研究方面，主要考虑从混合隔离区的主流方向与桨叶旋转方向入手来增强搅拌轴线上的流动，也就是提高轴向循环流动能力，进而破坏混合隔离区。Masiuk 等研究了适用于高黏流体的左右往复搅拌槽内结构参数与操作参数对混合特性的影响。研究发现，随着雷诺数的增大，混合效果提高。同时，将同一桨叶在转动及往复运动两种不同搅拌方式时的混合效果进行了对比，基于量纲归一化，得到了表征混合效果指标的最大混合能。Hirata 等研究了上下往复式搅拌方式对搅拌槽内混合效果的影响。研究发现，往复搅拌的效率比常规搅拌高得多，在湍流状态下，流体界面经过几次的往复运动就可以实现混合。Kamienski 等提出了一种新型上下往复振动混合器，该技术被用于强化互不相溶的两种液体混合。研究发现，在进行往复搅拌模式时，能避免大的剪切力，从而提高混合器内的液体混合效率。

在射流搅拌研究方面，Flugel 研究了单相系统内射流搅拌耦合行为，提出了其混合行为表述的基本理论。Houcine 等利用激光诱导荧光可视化技术首次检测了连续搅拌槽反应器中的射流间歇现象及其发生的条件，预测和放大工业搅拌反应器间歇现象的发生，建立了3 种搅拌反应器间歇现象的无量纲关联式。随后，射流搅拌反应器内结构设计与优化方面的工作，受到国内外学者的广泛研究。Rahimi 等考察了不同入射角度下侧入式射流混合器半工业槽内流动与混合行为，并利用深蓝黑松香溶液显色技术对槽内整个混合过程进行了可视化分析。研究发现，45°射流方式的混合效率最高。Yoona 等利用锁相立体PIV（Particle Image Velocimetry）测量技术，研究了不同射流下雷诺数与桨叶尖端涡间的内在关联。Bittorf 等提出了一种三维壁面射流的方式，以提高槽内轴向流动。研究发现，壁面射流是沿槽壁和挡板的三维射流，射流的膨胀是线性的，最大速度以1/z 衰减，其中z 是无量纲轴向距离。Kresta 等考察了内部环形壁射流方式对搅拌槽内流动模式及混合效率的影响。研究发现，自由流速度与射流方向相反，正如在搅拌槽中的循环流一样，推导了内环形壁射流的相似解，并与径向流搅拌槽壁面速度分布的实验结果进行了比较，自由流逆流是由壁面射流驱动的，射流和循环流呈自相似速度分布。邱发成等研究了单层桨体系内偏心射流耦合刚柔组合桨操作模式下对气液混合行为的影响规律，并探究了体系中外控参数的最优化设计方案。

在柔性搅拌研究方面，刘作华等基于刚柔流耦合特性提出了刚柔组合桨。研究发现，基于刚柔组合桨的刚柔流耦合作用行为，能够有效减少桨叶旋转对流体产生的剪切作用，进而提高搅拌槽内的整体混合程度。Gu 等研究了刚柔组合桨与混沌电机耦合强化搅拌槽内固液体系的悬浮行为。研究发现，在相同功耗条件下，双层刚柔组合桨耦合混沌电机操作模式能够提高搅拌槽内混合程度。Karray 等考察了柔性锚式桨在工作过程中的流固耦合行为，认为流体流动模式的演变与柔性构件的变形行为间存在一定的内在关联。Campbell 等探究了配置有柔性构件的涡轮机内部的刚柔流耦合行为，认为柔性构件的变形模式能够提高流体的混合效率。Young 利用复合材料改善舰船结构的水动力性能和结构性能，并提出了一种耦合边界元和有限元方法，详细分析了柔性复合螺旋桨在亚空化和空化流模式中的流固相互作用。Khanafer等考察了流体速度的大小、柔性微反杆的弹性、随机噪声和钝体高度对微反杆偏转行为的影响。研究发现，在低入口流体速度条件下，微悬臂周围没有涡流，然而在流体单元中引入随机噪声可能导致柔性微悬臂梁发生谐波模式的振荡。Lee 等研究了低雷诺数下柔性板的流固耦合行为。研究发现，板的柔度对流动引起的力系数减小有显著影响。赵婉丽利用高速相机，研究超弹性Ni-Ti 合金桨叶在不同转速下柔性桨叶的变形，统计得到各转速下桨叶的平均变形并探究其振动特性。研究发现，柔性搅拌桨体系内的尾涡现象位于靠近搅拌槽壁，且柔性体系下的湍动能及其耗散率均大于刚性体系。刘作华等研究了偏心条件下刚柔组合桨对强化流体混沌混合行为的影响规律。