两层聚合物共挤出过程的流变模型建立与仿真研究

使用牛顿流体模型与微分黏弹模型分别对双层聚合物共挤出过程进行了流变模型建模与仿真,得到了两路熔体流动的流变趋势与二维有限元模型.模拟结果表明:共挤过程中两路熔体在交界面处保持连续稳定流动,所受剪切应力相等,最终达到流率平衡.利用微分黏弹Oldroyd-B模型分析了共挤出过程聚合物的挤出胀大效应,可知在两路熔体体积流率逐渐增加时,共挤物的挤出形态也发生了对应偏转变化.微分黏弹模型相比普通牛顿流体模型可更好地反映聚合物共挤出加工过程中熔体的流变特性.     

聚合物双组分复合共挤成型的挤出胀大研究

以PP和PS两种聚合物为实验材料,使用截面为矩形、层比为1的双层共挤口模,实验研究了聚合物共挤成型过程中的挤出胀大现象.采用Phan-ThienandTanner(PTT)本构方程,建立了复合共挤口模内外熔体流动的三维黏弹数值模型,有限元模拟了共挤出的胀大过程,计算分析了熔体在口模内外的速度场及剪切速率分布.研究表明,在入口体积流量相同的情况下,两熔体挤出口模后,存在由黏度较低的PP向黏度较高的PS一侧偏转的现象,型材截面呈不对称畸变.数值模拟结果与实验结果较吻合,两种聚合物熔体的速度分布决定了共挤出胀大过程中熔体的偏转流动行为,口模出口处的剪切速率分布基本决定了挤出胀大后型材的截面形状.     

气体辅助聚合物挤出中的二维等温粘弹流动的数值模拟

以圆棒挤出为例，采用通用的流体力学有限元软件FIDAP，以壁面剪切应力为零的边界条件代替气体辅助挤出过程中的气垫膜层的作用对新型挤出方式——气体辅助挤出二维等温流动进行了粘弹数值模拟，得出和分析了口模内外的流线、速度、压力、应力分布和挤出胀大率等模拟结果，并将模拟结果和传统挤出进行了对比．分析和对比表明：气辅挤出可以基本消除挤出胀大，和传统挤出时的速度场、压力场和应力场在口模出口处沿轴向和径向均变化剧烈，而口模内部变化平缓的情况相比，气辅挤出时在有气辅段内各处的流线、速度、压力、应力很快趋同，到出口处几乎完全一致，从而可有效消除挤出过程中的“鲨鱼皮”现象，提高挤出制品的表面质量。     

低密度聚乙烯熔体挤出胀大的实验和数值模拟预测

对一种国产低密度聚乙烯(LDPE)进行了经过长毛细管的挤出胀大流动实验则量,得到了挤出胀大比和流动曲线．测定了材料的线性和非线性粘弹性,并用PSM模型进行了表征,同时数值模拟了LDPE熔体的挤出胀大流动．预测结果与实验基本吻合,但在较高剪切速率下两者间还存在一定的偏差,分析了影响偏差的原因。     

基于数值分析聚合物共挤出工艺的探讨

以多流道共挤出工艺为研究对象,采用有限元数值分析方法考察主要工艺参数(挤出温度、入口压力、聚合物种类及合金组成)对挤出流道中聚合物流体速度场的影响,以挤出流道出口不同聚合物流体的平均速率比为优选目标,从而优选聚合物共挤出工艺.结果表明,数值分析能够对工艺参数与流体出口速率进行定量分析,更快地优选不同聚合物流体的平均速率比,从而稳定复合材料性能和尺寸.     

聚合物熔体轴对称共挤出流动的有限元计算

建立数学模型，利用有限元法作数值解，确定界面，速度场及压力场，利用界面处法向速度为零，通过迭代求解界面位置，在界面处采用双结点法以保证速度和应力的连续性并满足压力的不连续性，使用ｅｎｎｅｒ迭代法求解圆形通道中两个共轴层流动的非线性方程。求出共挤出轴对称棒材的流量压降关系，计算结果与解析解比较，有很好的一致性。该数值方法可以运用于无法得到解析解的复杂流道。     

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．     

PVC/MBS共混物熔体的挤出胀大性能研究

研究毛细管挤出过程中ＰＶＣ与轻度交联ＭＢＳ共混物熔体的胀大行为及其影响因素,结果表明：温度和剪切应力对挤出胀大比Ｂ值的影响较大;Ｂ与口戏比及ＭＢＳ用量成反比关系,从理论上分析了ＰＶＭＢＳ共混体系的微观相作用。     

聚合物熔体在曲线型异型材挤出口模内三维粘弹流动数值模拟

利用罚函数有限元法,采用PTT粘弹本构模型,对聚合物熔体在C形和Y形截面异型材挤出口模内的三维粘弹流动进行了数值模拟。在相同挤出流量下,得到了口模内不同截面上的速度和应力分布。对模拟结果的分析表明：异型流道中存在的突出棱角会使局部流道截面的有效流动面积减小,产生收敛效应,收敛角越大,收敛效应越强。因而要保证熔体稳定流动,过渡区与成型区流线必须平滑连接;异型流道中不同的部位熔体所受的剪切和拉伸应力都有所不同,熔体受力历史差异可能导致制品质地不均匀,挤出口模设计中必须考虑熔体受力史。     

双复合胎面共挤成型过程的数值分析

使用流体计算软件Polyflow,三维数值模拟某双复合胎面(TWD40/FS10)的共挤成型过程,分析了牵引速度对共挤出产品的影响,并将模拟结果与实际挤出产品进行对比,验证了模拟结果.研究表明:在两熔体入口流量不变且存在牵引速度时,垂直于挤出方向向上的速度分布是影响最终产品质量的关键因素;胀大比的减小主要是由牵引速度的增大引起而非壁面剪切的作用引起;在预测牵引速度范围内,所得模拟结果与实际挤出断面尺寸的最大相对误差为7.39%,在工程允许误差范围内,可以指导双复合胎面的实际生产.     

矩形盒拉深成形的数值模拟与实验

建立了矩形盒拉深成形的有限元三维模型,对其进行了数值模拟分析,并把数值模拟结果和实验结果进行了对比分析,讨论了在有限元数值模拟过程中虚拟冲压速度对模拟结果的影响,发现增加虚拟冲压速度会带来系统的惯性效应,当虚拟冲压速度大于一定值时,会使模拟结果严重失真．板材拉深数值模拟时最大虚拟冲压速度建议设定在2000mm／s范围内．     

基于离心法引发的气液两相环状流的数值模拟及流量测量研究

用数值模拟方法研究了水平管内气液两相流经过旋流叶片这种离心原件的流动特点。入口为段塞流,空气为主相,水为次相。研究在离心力作用下给气液相分布和流型转变带来的影响。模拟结果表明段塞流经过离心原件后流型转变为环状流;且环状流的液膜相对比较均匀。实验引进了3D打印技术,试制了旋流叶片,并开展了气液两相流实验研究,采用多普勒流速仪测量,通过对液膜速度分布曲线积分即可获得液相质量流量。实验取得了良好的结果,误差基本都在10%以内。实现了管内相分离和流量的非介入式测量,为气液两相流计量提供了指导意义。     

H62铜合金本构模型构建及游动芯头拉拔力影响分析

以H62铜合金为实验材料,进行不同应变率下的单向拉伸试验。采用唯象建模方法建立铜合金的本构模型。通过二次开发,将本构模型导入MARC,以拉拔速度为实验参数,对游动芯头拉拔过程进行数值模拟。结果表明:利用强化系数与黏性系数建立的本构模型,对不同应变率下单向拉伸实验数据拟合效果较好,弹黏塑性模型对不同应变率下拉伸成形具有较好的适用性;随着拉拔速度增加,拉拔力逐渐增大,但增加的幅度较小。     

板材拉深成形数值模拟过程

阐述拉深成形数值模拟过程,通过与物理模拟相比较,得出数值模拟技术应用在板材拉深成形中,将极大提高设计效率的结论。     

可渗透反应墙墙体内流速及流态数值模拟

为了对可渗透反应墙墙体内水流速度及流态进行理论研究与分析,采用Fluent软件对可渗透反应墙墙体进行模拟仿真,构建墙体介质为陶粒.模拟仿真结果表明,墙体内填充介质陶粒内部流速缓慢,可以很好固定处理污染物的生物菌,同时也表明,该软件在微观环境下模拟可渗透反应墙内部流速及流态情况是可行的.     

气体走廊速度分布对锅炉省煤器管束磨损效应的模拟研究

利用CFD软件平台,对发电锅炉省煤器等金属管束与器壁形成的气体走廊进行数值模拟研究。研究结果表明:1.沿着烟气流动方向其速度逐渐增加,前三排速度梯度比较大;2.管束弯头处的速度比平均烟气速度大得多,速度不均匀系数可以达到2.2~2.3,管束后面存在一个明显的低速区;3.沿着管束方向的速度梯度十分明显,烟气走廊、管束弯头和管束直段的速度不均系数达到10倍级量级。对锅炉省煤器防磨提出了设计建议。     

旋流器结构对内流场影响的数值研究

用有限差分法对旋流器内流场进行了数值模拟,采用各向异性的湍流模型能够正确模拟旋流湍流流场。通过对速度场、压力场的分析发现,径向压力梯度是由切向速度的作用产生的,而径向压力梯度正是驱使油滴向轴心方向运移的动力。提出了根据管中心的压力和轴向速度的变化决定旋流器长度的方法。旋流器小锥角的角度越大,分离段越长,越有利于提高分离效率     

复杂血管内两相流数值模拟

为了更全面的了解复杂血管内部流动状况,采用液固两相流模型和脉动速度入口条件,对分叉弯曲复杂血管内部两相流动进行模拟分析。通过对其压力、速度、流线、壁面剪切应力、红细胞体积浓度分布等流动参数分析,发现在血管弯曲和分叉区域,血液流动复杂,容易产生低速回流区或二次回流,而且剪切应力较低,红细胞体积浓度较高。     

某DN 1 500烟气挡板流量特性的数值模拟

利用Fluent数值模拟软件计算了某DN 1 500烟气挡板压降为100,300,500,700,1 000 Pa,挡板开度为10°,20°,30°,40°,50°,60°,70°,80°,90°时对应的烟气质量流量,以及挡板压降为1 000 Pa,挡板开度为10°,30°,50°,70°,90°时对应的烟气速度矢量,并拟合了挡板压降为100 Pa时的流量特性分段函数.研究结果表明,要保证挡板全开时压降小于100 Pa,全开时的烟气质量流量就不能超过25.05 kg/s;考虑到流场不均匀导致的挡板局部磨损,应当尽量避免挡板在小开度下长时间工作;运行过程中烟气挡板宜在23°~81°之间调节烟气质量流量.