基于有限元方法的聚合物共挤出界面形成过程数值研究

用有限元方法对两种不相容聚合物熔体在共挤出流道内的流动进行了三维数值模拟,计算了共挤出流动过程的速度场、压力场和应力场．根据数值计算的结果得到了沿流动方向和宽度方向的共挤出界面变化,并分析了入口体积流量和聚合物材料参数对共挤出界面偏移的影响．结果表明：宽度方向共挤出界面的形状和位置沿聚合物流动的方向不断变化;界面偏移量的大小随着流量差异的增加而增大;聚合物入口流量的变化是导致共挤出界面位置变化的决定性因素,流量比的变化对出口处界面形状的影响不大;两种聚合物粘度的不同会导致界面偏向粘度较低的熔体一侧．     

液黏离合器摩擦副对流换热系数数值模拟研究

为了预测液黏离合器的温度场分布及热负荷特性,通过数值模拟研究求得摩擦副散热面的对流换热系数。应用计算流体动力学软件CFX建立了摩擦副流固耦合有限元模型,获得了摩擦副的温度场分布,综合考虑换热表面形状、摩擦片转速、油液流速和入口压力、流体物理性质等因素,揭示了各因素与对流换热系数之间的内在联系。结果表明：摩擦副温度从内径到外径逐渐升高,菱形区域中心温度比四周高。摩擦片转速越大对流换热系数越大;油液黏度越小,入口压力越大,对流换热系数越大。可见,油液流速对换热系数的影响最为显著;摩擦片转速、油液的入口压力和黏度会改变流速及流体的运动状态,从而影响对流换热系数。     

PET/LCP共混物的流变行为及其形态

就以不同刚性分子链热致液晶聚合物(LCP)为分散相的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)共混物在加工温度范围内的流变性能,共混物熔体经过一系列流场发展起来的形态结构以及它们之间的关系进行了分析。研究表明,PET/LCP共混物为切力变稀的非牛顿流体,共混物熔体的粘度介于两种纯组分高聚物熔体之间,并且各组成的流动曲线于γ=600s～-1时相交;LCP熔体粘度对剪切速率的依赖性比PET熔体大;随着LCP含量增加,共混物的粘流活化能下降;LCP材料性质不同,对共混物流变性能将产生不同的影响。当分散相流体粘度大于基体高聚物的熔体粘度时,分散相很难变形;当分散相流体粘度小于基体时,则分散相的形态发展与加工条件有关。     

共聚酯PECT的流变性能研究

研究了两组分的共聚酯PECT(聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己基二甲醇酯)的流变性能。结果表明,ETCT共聚酯的熔体属于非牛顿流体,呈现典型的切力变稀行为。共聚酯的剪切应力随剪切速率的提高而增加,随着温度的提高,剪切应力有所下降。共聚酯熔体粘度随CT链段的引入及含量的增加而上升,同时也随温度的升高而降低。共聚酯熔体的粘流活化能均大于常规PET,加入第二组份的量越大,共聚酯粘流活化能、表观粘度上升越明显。共聚酯熔体的非牛顿指数n值均低于常规PET,且随温度的升高而增大。考查温度和剪切速率等流变参数对共聚酯流变性能的影响,可以在加工过程中合理地控制工艺,对工艺条件的设定有很好的指导作用。     

聚酯熔体流变性能的研究——高剪切速率下熔体的流变性能

本文研究了高剪切速率下(γ为5×10~3-1.8×10~4秒~(-1))PET熔体的流变性能;探讨了聚酯切片含水率、熔体温度、熔体压力、切变速率对熔体切变粘度的影响。从试验的结果获得了在此切变速率下,PET熔体的流动特征参数如粘流活化能E_η和非牛顿指数n,以及它们的变化规律。     

基于Workbench的输流弯管流固耦合分析

运用ANSYS Workbench软件建立不同弯曲半径的弯管模型,分析了弯曲半径对所受流体压力以及内部流速分布的影响,得到了弯曲半径和管道入口压强对固有频率和整体变形的关系。结果表明:弯曲半径对流速分布影响显著,弯头处内侧流速大,外侧流速小;弯曲半径对弯头后段内壁压力影响显著;弯头处内侧受压小,外侧受压大;弯曲半径对整体变形的影响较小,而管道入口压强对整体变形的影响大;管道2、3阶固有频率随着弯曲半径的增大有下降趋势,随着弯曲半径的增大4阶固有频率增大明显。     

斜扩张管倾斜角度对催化转化器流动特性的影响

采用计算流体动力学模型,利用三维建模软件(UG)对催化转化器进行三维建模,在Gambit中进行计算区域网格化和边界条件的定义.用计算流体动力学(CFD)软件FLUENT对4种不同入口扩张管倾斜角度的催化转化器的速度场、压力场进行三维稳态流动数值模拟.模拟结果表明:催化器入口扩张管倾斜角度对催化转化器的气流分布有很大影响,斜扩张管催化器由于倾斜角的不同,其压力损失也不同,压力损失并不是随着倾斜角的增大而增加,当倾斜角为30°时的压力损失最小;当斜扩张管的倾斜角小于40°时,催化器斜扩张管的倾斜角越大,流动均匀性指数越高,流速分布越均匀.     

固废基复合地聚合物的凝结时间与流变性能

试验研制了建筑废弃砖粉-高钙粉煤灰基复合地聚合物,并系统研究了其凝结时间与流变性能.结果表明:地聚合物凝结时间随着废弃砖粉掺量的增加而缩短,随水玻璃模数的增大而逐渐缩短,随水玻璃用量的增加而延长,随养护温度的升高而迅速缩短;利用Matlab对固废基复合地聚合物的流变曲线进行拟合,发现实测数据符合赫切尔-巴尔克莱流体本构关系;随废弃砖粉掺量的增大,复合地聚合物浆体的屈服应力和稠度系数均呈增大趋势,流变指数相应降低.     

微圆管中纳微米聚合物流动规律

 针对低渗透油藏储集层孔道微细、孔隙结构复杂等特点,采用管径为20、15、10 μm的微圆管,以纳微米聚合物颗粒溶液为流动介质,研究微圆管中流体微观流动规律,分析纳微米聚合物颗粒溶液的实验流速与压力梯度的关系,研究纳微米聚合物颗粒溶液在窄小孔道中微尺度效应下的微观流动规律,明确在微管内所受微观力和流体动力学特性。研究表明：随着微管内径的逐渐减小,纳微米聚合物溶液的流速均明显减小;随着纳微米聚合物颗粒尺寸和溶液质量浓度的增加,流体流速逐渐降低;实验压力范围内,纳微米聚合物流速与压力梯度基本呈线性关系;微管管径越小,颗粒粒径越大,非达西流动特征越显著。     

不同口模直径下聚合物熔体流变特性试验研究

采用双料筒毛细管流变仪,研究了口模直径从1.5 mm减小到0.5 mm时聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯(PP)和高密度聚乙烯(HDPE)4种聚合物熔体的流变特性,并讨论了在口模直径为0.5 mm条件下温度对熔体剪切粘度、温度和剪切速率对熔体非牛顿指数的影响.试验结果表明,在剪切速率102～104s-1,4种聚合物熔体的剪切粘度均随剪切速率的提高而减小.PS和PMMA熔体的剪切粘度随着口模直径的减小而增大,PP和HDPE熔体的剪切粘度随着口模直径的减小而减小.随着剪切速率的提高,不同口模直径下熔体剪切粘度的差异逐渐缩小.在口模直径为0.5 mm的条件下,4种聚合物熔体的剪切粘度对温度的依赖性符合Arrhenius方程;熔体的非牛顿指数随着温度的升高而增大,随着剪切速率的提高而减小.     

Necking Point in PET High-speed Fiber Spinning

Cross-over method is established to predict necking point for PET high-speed fiber spuming. Even slowly crystallizing polymers such as PET can crystallize on the spinline at sufficiently high spinning speed. The development of running velocity, temperature, crystallinity and rheological force is investigated for the take-up velocity over a range of 6 000 - 10 000 m/min. The pos-ition of necking point, temperature rise and abrupt increase of crystallinity move closer to the spinneret with the increase of take-up velocity.     

LYocell纺丝溶液细流直径在气隙中的变化

简要介绍了一种纺丝溶液细流直径在线测量的方法和激光远场衍射测量纺程上纺丝溶液细流直径的原理。利用实验室自行设计安装的He-Ne激光衍射仪和单孔纺丝机,在线测量了Lyocell纺丝溶液细流的直径在气隙中的变化。结果表明,纺丝溶液细流的细化在靠近喷丝板很短的距离内就基本完成,随着纺丝速度的提高,纺丝溶液细流完成细化的距离(L_B)缩短,纺丝溶液细流进入凝固浴时的直径(d_E)减小。根据纺丝溶液细流直径的变化推算了纺丝溶液细流在气隙中运动速度和拉伸应力的变化趋势。对实验数据进行了回归分析,得出了不同纺丝卷绕速度下气隙中纺丝溶液细流直径变化的经验方程。     

渐变截面型入料口夹角对旋流器流场及压降的影响

利用RSM雷诺应力模型和VOF多相流模型,通过数值试验方法考察了渐变截面型入料口夹角对Φ50 mm水力旋流器流场及压降的影响.结果表明,增大入料口夹角,切向速度增加,致使分离效率提高;与此同时,轴向速度和溢流管底端的最大径向速度也随之相应增加,导致沉砂分流比略有降低、短路流量增加,但对湍流结构影响不明显;空气柱直径同样随着夹角的增加而增大,从而有效分选空间减小.旋流器内部的压力损失主要包括主分离区域的损失和入料口区域的损失;增大入料口夹角,总压降增加,导流能力增强,当夹角为20°时,导流性能最优,但能量利用率降低.     

Theoretical Mechanism Analysis of 3D Free Surface Electrospinning

Electrospinning is a new type of free-end spinning built on the electric field. The electric force of polyacrylonitrile( PAN)polymer solution overcomes the surface tension of the solution,and then it causes wave and forms jet flow. In the process of injection,the solution is evaporated or solidified,eventually forming a fiber on the receiving device. Different from ordinary single needle head,in the study,a new type of 3D free surface spinneret is used to produce multiple jets at the same time, and this will greatly improve production efficiency. In the paper,the model of 3D free surface is analyzed by the theory of fluid mechanics. The relationship among the wave length,surface tension and the electric field is obtained.After the mechanical analysis on the stable period of the jet,the relationship between the jet radius and the distance from the spinneret to jet is carried out. At the same time the relationship between the jet velocity and the tensile force is carried out. After mechanics analyzing on the unstable period of the jet,it can be concluded that the radius of the jet is inversely proportional to one half power of the distance from the jet to the spinneret,and the electrostatic spinning jet's velocity is directly proportional to one half power of the tensile force. After the mechanical analysis of the unstable period of the electrospinning jet,it can be concluded that the radius of the jet is inversely proportional to one fourth power of the jet intercept point distance.     

Melt rheology of poly (lactic acid) plasticized by epoxidized soybean oil

This study investigated that epoxidized soybean oil (ESO) was blended as plasticizer with poly (lactic acid) (PLA) and its effects on the melt rheological properties, such as melt flow index, apparent shear viscosity, and melt strength of the blends. PLA was blended by the twin-screw plastic extruder at five mass fractions: 3%, 6%, 9%, 12%, and 15% (based on PLA mass). Melt flow index (MFI) was examined with a melt flow indexer. The results indicate that the blends of PLA/ESO had higher MFI than pure PLA, except for MFI at 9% reaching to the lowest point, even lower than that of pure PLA. Melt rheological properties were studied by a capillary rheometer in a temperature range of 160–180 °C. The blends ends exhibited shear-thinning behavior and the apparent shear viscosity was well described by the power law in this shear rate region. The melt strength of PLA plasticized with 6% ESO reached the maximums. ESO was more effective in increasing the melt strength at the mass fractions less than 6%, which could toughen the blends to some extent. Therefore, the authors suggested the optimum addition level of 6%–9% ESO will get good melt rheological performance balance. Biography: XU Yuqiong (1974–), female, Ph.D., research direction: polymer composites.     

Principle of Melt-glue Cloth

This paper advances a new concept of textile-melt-glue cloth, and introduces the readers to the basicprinciple of melt-glue cloth. On the basis of meltspinning, the spinneret can be replaced by a spinningdevice that consists of an outer spinneret (a loop)and an inner spinneret (a round plate), and betweenthem there is an interval circle on which the centers     

环管反应器内液固两相流的数值模拟

为了对环管反应器内液固两相的流动形态进行研究,建立以颗粒动力学为基础的Euler-Euler双流体模型。在浆液流速远大于自由沉降速度的情况下,模拟不同浆液入口速度时的环管反应器上升段压力降,同时对管道内液固两相流中的一些重要参数进行数值研究：在入口液固两相体积分布均匀的情况下,环管反应器上升段、弯管段以及下降段液固两相体积分布和液固两相速度均不一样,在弯管段由于离心力引起管道内二次流,使得固相颗粒甩向弯管的外侧壁,引起固相体积分数在弯管外侧壁明显增大,管道内固体颗粒相分布不均。在浆液速度v=3m.s-1时,液相和固相的速度有一定的速度差,随着入口速度增大,速度差变小;当浆液速度v=7m.s-1时,固体颗粒相速度分布与液相速度基本相同,两者之间的滑移速度可以忽略。计算结果与传统经验公式的比较表明模型能有效地描述环管反应器内压力降和反应器内浆液流动形态。     

深水钻井隔水管段大尺寸环空压耗数值模拟

深水钻井过程中海水段隔水管环空中的水力学特性与常规井有较大差别。运用理论分析的方法对海洋深水钻井隔水管段大尺寸环空中的压力损失进行了研究,分析了环空泥浆返速、钻杆旋转速度、钻井液性能和环空尺寸等对压耗的影响,并与常规井眼环空压耗进行了对比。研究结果表明:在大尺寸环空中,对于幂律流体,在层流状态下环空压耗随钻杆转速的增加而减小;随着环空尺寸的增大,环空压耗急剧降低;随钻井液流变指数和稠度系数的增加,环空压耗呈指数增大和线性增大。本文可为研究隔水管环空螺旋流携岩规律提供帮助。     

振动作用下单螺杆挤出机内聚合物熔体的流动

提出了一种求解二维耦合流场的有限差分数值模拟新方法，避免了求解压力Poisson方程。对振动力场作用下聚合物熔体在单螺杆挤出机螺槽内的流场进行了数值计算，得到了不同时刻螺槽内聚合物熔体的流动速度与剪切应力分布。结果表明，振动将导致螺槽内聚合物熔体的流动速度与剪切应力周期性变化，当振动扰动系数较大时，螺槽展开方向甚至会出现瞬时压力反流．最后，通过剪切应力的分布曲线证明本研究所得结果的正确性。     

NaCl 对海藻酸钠/多壁碳纳米管复合溶液流变性能的影响

本文研究了不同氯化钠（NaCl）浓度,不同温度下的海藻酸钠（SA）及其与多壁碳纳米管（MWCNTs）复合溶液的流变行为。利用 Ostwald’s 和 Arrhenius 方程计算得出溶液的非牛顿指数和粘流活化能。结果表明,纺丝溶液属于非牛顿流体,溶液的零剪切粘度随着NaCl浓度的增加逐渐增加,非牛顿指数却逐渐降低。MWCNTs 的加入使得SA溶液的粘流活化能降低,说明 MWCNTs 的加入增加了溶液的流动性。