偏心转子挤出机中UHMWPE熔体流动特性的数值模拟

偏心转子挤出机具有良好的正位移输送特性,能有效解决超高分子量聚乙烯（UHMWPE）由于壁面滑移造成的加工困难的问题。为了揭示UHMWPE在偏心转子挤出机输送段的熔体流动特性,采用实验与数值模拟相结合的方法确定了UHMWPE熔体壁面滑移的模型参数,利用ANSYS Polyflow软件对UHMWPE熔体的流场进行了数值模拟。结果表明：偏心转子挤出机中转子和定子啮合形成的容腔能够实现对UHMWPE熔体的正位移输送,容腔截面尺寸的变化在熔体中产生了拉伸流场;在每个容腔的入口和出口附近分别形成正压和负压,啮合间隙不为0时,造成容腔中熔体的逆流和漏流,使容腔出口处的平均流率低于理论流率。偏心转子挤出机加工UHMWPE时,容腔出口处熔体的瞬时流率和平均流率与转子转速成正比,流率脉动率保持不变;减小转子和定子间的啮合间隙,容腔出口处熔体的平均流率增加,流率脉动率减小,增强了偏心转子挤出机中熔体的正位移输运。     

啮合双螺杆挤出机的输送与混合特点

论述了啮合型双螺杆挤出机的输送特点;机头压力降与挤出段熔体充满长度之间的关系;分析了双螺杆挤出机螺杆异向旋转和螺杆同向旋转各自的混合性能。及双螺杆挤出机的发展趋向。     

啮合型双螺杆挤出机的特性研究

在大量实验的基础上,作者指出计量加料对双螺杆的熔体输送有明显影响,故应把计量加料作为啮合型双螺杆挤出机的一个独立操作参量,在国内,作者第一次讨论了类似于单螺杆挤出机的啮合型双螺杆挤出机的螺杆特性线,工作图和工作点,另外作者建议把沿螺杆轴线方向的压力分布作为描写啮合型双螺杆挤出机特性的一个重要参量。     

组合式双螺杆挤出机中三维等温流动的数值研究

采用有限元软件POLYFLOW,对聚合物熔体在ZSK60组合式啮合同向双螺杆挤出机3种不同构型的组合螺杆中的三维等温流动进行了数值模拟. 分析并比较了组合螺杆的熔体输送特性、速度场和剪切速率场分布规律. 根据拟稳态假设以及双螺杆转动过程的周期性,计算了双螺杆转动180°的流场,在此基础上,采用粒子示踪分析(PTA)方法,对组合螺杆中物料的流动形态和动态混合过程进行了可视化模拟. 模拟结果与前人的实验研究结论一致. 采用数值模拟可以对聚合物熔体在组合螺杆中的复杂流动形态作更为深入的剖析.     

叶片挤出机中聚丙烯熔融过程的可视化研究

通过自主研发的组装式叶片挤出机,采用动态可视化技术在线观察不同尺寸的结晶型聚丙烯的熔融过程,分析结晶型聚合物在叶片挤出机中的熔融规律和机理.研究表明:聚丙烯在叶片挤出机中的熔融过程分为全固体、富固体和富熔体3个阶段;在全固体和富固体熔融阶段,固体颗粒产生很大的塑性变形,固体颗粒在热传导和塑性耗散热的共同作用下熔融;而在富熔体熔融阶段,可以明显观察到固体颗粒的熔融,熔融过程主要受熔体黏性耗散热的影响;熔融所需VPCU组数受最难融固体颗粒(最大固体颗粒)控制,小颗粒物料比大颗粒物所需VPCU组数少.     

冷喂料挤出机螺旋啮合辊喂料方法的研究

提供了一种冷喂料橡胶挤出机新型螺旋啮合辊喂料方法。实验结果表明，在生产能力、喂料稳定性和能量单耗方面，螺旋啮合辊喂料方法优于传统的旁压辊喂料方法。     

单螺杆振动诱导熔体输运模型与实验研究

采用自行修正的Tanner本构模型建立了单螺杆振动诱导塑化挤出机在熔体输运过程中的近似解析模型,根据黏性耗散功相等推导出了振动力场对熔体表观黏度的影响系数;并在单螺杆振动诱导塑化挤出机上就振动力场对聚合物熔体输运过程的影响进行了实验研究,分析了螺杆振动频率与振幅对挤出压力和挤出特性的影响规律.理论与实验结果均表明,单螺杆振动诱导熔体输运可实现低压挤出,但会导致螺杆特性变软.     

单螺杆挤出机计量段中非牛顿流体定常流动分析

在熔体为等温不可压缩的均匀定常流且充满螺槽的前提下讨论不可压缩Carreau型非牛顿流体在单螺杆挤出机计量段的定常流动问题,分析了其相应数学模型的解的结构,为进一步的数值计算奠定了基础。     

啮合型异向旋转双螺杆熔体输送特性研究

从求解Ｃ形小室内的熔体流动出必，对表征熔体输送段工作特性的轴向力、扭矩和比功耗在不同螺杆几何参数及螺杆转速时进行了计算、比较和分析，其中的规律性关系对啮合异向旋转双螺杆的设计和操作有借鉴作用。     

螺杆挤出成型新理论概述

本文从螺杆挤出机的基本职能出发,对比剖析各种挤出成型理论的利弊,进而分别阐述挤出成型三大组成部分,即固体输送理论、熔融理论和熔体计量理论的新进展。希望对于挤出成型工艺和挤出机设计能有一定的指导意义。     

ANSYS在食品双螺杆挤出机理论分析中的应用

介绍了食品双螺杆挤出机熔融段流体物料的一种新的研究方法,这种方法是基于一种假定的区域和一种网格划分技术,借助于一个大型有限元分析软件-ANSYS,对食品双螺杆挤出机熔融段进行模拟计算,或在食品双螺杆挤出机的结构设计等理论分析中进行应用．     

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。     

螺棱断面形状对单螺杆挤出机熔融输送段的影响

采用数值分析方法分析了单螺杆挤出机螺杆的螺棱断面形状对PVC木塑材料熔融输送段熔融过程的影响.采用流变实验,获得PVC木塑材料的黏度数据,由幂律模型与近似阿雷尼克斯模型共同给出黏度模型,并运用Polyflow中Polymat模块对实验数据进行拟合,获得数值分析研究所需物料流变参数;应用PRO/E建立三维实体模型,采用Gambit进行网格划分,运用Polyflow的网格重叠技术并生成叠加网格文件,确定物料参数和边界条件后建立了数值分析模型,求解得到不同螺棱断面形状对PVC木塑单螺杆挤出机熔融输送段各流场的影响.      

计算双螺杆挤出机流体流动的共形区域变换

双螺杆挤出机机筒内部的流体流动区域截面是随时间变化的复杂三连通区域，采取共形映射方法将这样的三连通区域映射成不随时间变化的圆界区域，进一步将流动区域变成一个不随时间变化的柱形区域，可大幅简化双螺杆挤出机流体流动问题的计算。选择以外边界为圆周、内边界为随时间旋转的两个椭圆周的平面区域上的热传导问题为研究对象，用本文方法进行计算并比较了精确解和数值解，计算结果表明两解的绝对误差较小。本文方法可用于双螺杆挤出机流体流动问题的计算，并简化了计算过程。     

用区域变换计算单螺杆挤出机流动区域上的三维泊松方程数值解法

单螺杆挤出机流体流动区域是一个复杂的区域,其截面为双连通区域,且计算求解此流动区域上的泊松方程是用高效的投影算法求解单螺杆挤出机流体流动问题的核心步骤。利用共形映射将此不规则的双连通区域转化为同心圆环,进一步将复杂的求解区域变为规则的圆环柱体区域,可以大大简化问题的计算,并适用于计算包含漏流层的单螺杆挤出机流体流动问题。以截面内边界曲线为椭圆的单螺杆挤出机为例进行了泊松方程的求解计算,将求得的解与精确解进行了对比,结果表明此方法简单有效。     

聚合物熔体流变特性及其对纺丝组件内流场的影响

测定了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、常压阳离子染料可染聚合物(ECDP)熔体的流变特性;通过计算流体力学方法对纺丝组件内的流场进行模拟,并利用粒子图像测速(PIV)实验验证了数值模拟的准确性;通过建立的数值模拟方法研究了聚合物熔体的流变特性对纺丝组件内流场的影响。结果表明：在270~290℃的温度范围内,PET和ECDP的流变指数n均随着温度的升高而增大并接近1,聚合物熔体的黏度随着剪切速率的增大而减小;流体的稠度系数K对纺丝组件内的速度场几乎无影响,但对压力分布影响较大,入口压力随着K的增大而增大;流变指数n对纺丝组件内的压力与速度分布有影响,入口压力和入口流速随着流变指数的增大而增大;流体在砂腔内的流速较小但分布较为均匀,在砂腔上游,流变指数越大,流体流速越大;聚合物熔体在喷丝板外圈的喷丝孔之间形成滞留区,并且流变指数越大,滞留区越小,喷丝孔内外圈的流量分配越均匀。     

双辊铸轧铸嘴型腔的三维流动分析

建立了双辊铸轧铸嘴型腔的三维流体流动的数学模型 ,应用数值方法计算铸嘴型腔的流场 ,分析了三维流动现象及其特点 ,把计算的铸嘴出口处的流体速度与实验结果相比较 ,两者基本吻合 并得出结论 :铸嘴型腔的结构是影响流体流动的主要因素之一 常规铸轧常用铸嘴出口处熔体速度相对误差达 2 0 %以上 ,不能满足超薄快速铸轧技术的需要 图 6 ,参 5     

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.