应用控制容积有限元法分析注射充模过程中塑料熔体的流动与传热

将Ｂａｌｉｇａ和Ｐａｔａｎｋａｒ提出的控制容积有限元法推广用于分析注射充模过程中熔体的流动与传热，并叙述了其特点．应用此方法计算分析了包括合不同几何形状嵌件的模腔内充模过程的流动与传热问题．得到了一些有益的结论．这将有利于指导在复杂型腔充模过程流动分析时的简化处理．     

脉动力场下的熔体充模能力及模腔压力响应

利用螺旋流道模具模腔狭长的特点,通过测量制品长度研究了脉动力场对注塑过程中熔体充模能力的影响,进而利用高灵敏度的熔体压力传感器和数据采集系统,对熔体充模及保压过程中的模腔压力进行了实时测量和分析.实验结果显示,在脉动力场作用下,熔体在模腔中的流动长度增加,充模压力提高.分析证明,由于振动的引入,熔体粘度降低,压力传递过程损耗减小,熔体充模能力提高,有效保压时间延长,有利于制品的填充压实.     

模底砖结构对大钢锭充型过程卷渣的影响

通过建立19 t大钢锭充型过程的流动和传热模型，研究大钢锭充型初期的流场和温度场分布特征，针对一系列不同尺寸结构模底砖的钢锭模进行充型过程的数值模拟，研究模底砖结构对充型初期钢液面卷渣的影响。充型初期钢液面波动大，且凝固层推进快，易发生卷渣并被捕获至坯壳。当模底砖下口直径小于上口直径时，钢液进入钢锭模的流速主要取决于模底砖下口直径，并随着下口直径的增大而迅速减小。对于19 t钢锭，当模底砖下口直径大于90 mm后能在很大程度上减小充型初期的卷渣概率。     

注射模具模腔压力的研究

模腔压力不仅与注射制品性能有着密切关系,它还是注射机设计和模具强度设计的主要参数。在“自适应反馈”控制生产过程中,模腔压力更具有重要意义。 为此,木文介绍了模腔压力测定的方法,以及所用的设备及仪器,并讨论了:1.注射充模过程压力变化分析;2.注射压力、熔体温度对模腔压力的影响;3.模具流道设计对模腔压力的影响;4.不同物料在注射成型过程中对模腔压力的影响;5.模腔压力对制品性能的影响。 实验结果表明:根据记录的充模过程模腔压力变化曲线,可以看出影响模腔压力的主要因素;随着注射压力的增加,模腔压力有所增加,但是过程的总压力损失也有所增加,提高熔体温度,对不同的物料来讲,模腔压力变化值不同;浇口截面变化,明显影响充模时间,总的压力损失与充模时间有关,且随浇口截面积的变化而变化,模腔压力增加,制品收缩率减小,模腔压力的增加,制品屈服强度有所增加,其值不超过10％。     

液态金属充型过程流动与传热数值模拟

根据有限差分法原理,对液态金属充型过程中同时发生的流动与传热过程,用在微小时间段内独立的流动与传热过程近似表示.结合温场数值模拟与流场数值模拟技术,开发铸件成形过程流动场与温度场耦合的数值模拟软件,并利用该软件对标准实验铸件充型过程进行耦合分析.研究结果表明:该方法不需要求解用能量平衡法建立的,考虑了流动对传热影响的复杂方程,有利于提高流动与传热耦合数值模拟的计算速度;自主开发的金属液态成形工艺分析系统的"耦合"计算功能是有效的,且计算精度较高.     

一类复杂型腔内聚合物充模过程的数值模拟

基于一类厚度不均衡的三维复杂型腔,对聚合物注射成型的充模过程进行数值模拟.型腔不规则边界的处理采用区域扩充法,拟建立Navier-Stokes方程和Level Set方程耦合的两相流体模型,采用同位网格有限体积法及SIMPLE算法对模型分别进行离散和求解.基于上述模型和算法,对复杂型腔内熔体的流动和前沿界面的发展变化进行有效模拟,捕捉这类厚度不均衡型腔充模过程中的"跑道效应"与"喷泉效应".数值结果表明区域扩充法与有限体积法结合是有效的,能够模拟相对复杂型腔内聚合物熔体的充模过程.     

压力铸造充型过程流动与传热数值模拟的研究

为了解压力铸造的充型特点 ,基于有限差分法建立了液态金属充填型腔过程的流动及耦合传热计算的数学模型 ,使用 SOL A - VOF数值模拟技术开发了压铸充型过程流动与传热的数值模拟分析软件。分别用层流假设和 K- ε紊流模型对“弓”形型腔的充型过程的流场进行了模拟计算 ,并与压铸水模拟实验的高速摄像进行比较 ,结果表明 ,采用紊流模型能更精确地模拟压铸充型过程。最后使用所开发的模拟分析软件 ,对具有三维复杂形状的实际压铸件的充型过程的流场、温度场进行了模拟 ,并分析了充型过程中模具在型腔表面的温度变化规律 ,提出“瞬态层”的概念 ,大大缩小了计算区域 ,提高了计算效率     

短纤维填充聚合物熔体的充模流动控制方程

通过对充模过程的流动分析,建立了包括前锋流和主体流的充模流动物理模型,在此基础上,采取量纲分析的方法,对流动控制方程进行简化分析,分别建立了主体流和前锋流的双尺度控制方程,为纤维的取向分析奠定基础.     

GMT压缩模塑过程中模腔内的传热行为

分析压缩模塑法生产GMT制品过程中模腔内的传热行为,对制品内部非稳态传热过程进行实验研究和数学模拟,计算结果与实验结果基本吻合;探索制品冷却速率对其结晶度及弯曲强度的影响,研究了适宜的模温及冷却速率。     

低Da数多孔填料床的热湿迁移特性

根据多孔介质的孔隙及颗粒的大小和多孔腔内水分的静态分布特性，将封闭腔内含湿多孔介质的流动与传热划分为低Ｄａ数与高Ｄａ数两类流动问题。同时采用二维无量纲非稳态模型对低Ｄａ数封闭多孔腔内的热湿迁移特性进行了数值模拟，分析了低Ｄａ数多孔床的传热特性及内部湿分的迁移规律。     

金属粉末动态注射成型充模过程的理论分析

基于连续介质理论和幂率模型,研究振动场对金属粉末喂料熔体充模过程的影响,建立了适合金属粉末喂料熔体等温填充中心浇口圆盘型腔的过程的物理模型和相应的数学模型,通过对数学模型的推导求解,得到了喂料熔体动态充模过程的速度分布方程、熔体前沿位置方程以及模腔入口压力方程.实验表明,在振动场作用下的熔体充模过程中,当平均注射流率不变且振动频率固定时,模腔入口处压力随振幅的增大而波动上升.理论计算的模腔压力值与实测值吻合较好,证明了理论计算的正确性.     

粉末注射成形二维充模流动的数学分析

注射成形二维充模流动属于具有自由流动移动世界、非牛顿、非等温的流动问题.将扁平型腔内流动视为Hele Shaw流,由于模腔的复杂性及控制方程的非线性,采用数值计算得到腔内流体的压力场、温度场、速度场,得到压力和速度2个控制方程;引入2个相应的变换,将压力控制方程及速度控制方程化为拉普拉斯方程,并得到压力流函数可由拉普拉斯解表示的一个解析式,简化了计算过程,提高了计算精度,在此基础上进行计算机模拟,可检验Hele Shaw近似的精确程度.     

注塑充模过程的数值模拟及计算机图形显示

利用控制容积数值计算方法对充模过程的充模阶段进行模拟,并利用计算机图形技术对模拟结果作了图形显示。在文中利用Sun-3/160工作站底层图形功能,显示了不同时刻模腔内的温度场和速度场,生动形象地再现了充模阶段的动过程。     

高Da数封闭腔内非饱和多孔介质的自然对流

建立了描述高Ｄａ数封闭腔内多孔介质非饱和自然参流行为的二维无量纲模型，采用有限差分法对两侧为恒壁温条件的封闭腔内的流动与传热特进行了数值求解，分析了含湿非饱和多孔介质的自然对流特性，并将其与饱和多孔介质的流动情况进行了比较。     

注塑模腔塑料熔体流场流动路戏分析

提出一种新的确定注塑成型充模阶段塑料熔体前沿位置的当量距离法；并按照流动路径与熔体前沿尽可能正交的原则将幕人型腔划分为由浇口起始的若干条流动路径，将各条流动路径与不同时刻熔体前沿交职而成的网格用于注塑成型过程的数值模拟计算，完成了对注塑制品收缩率的预测。     

反应注射成型充模过程中气泡卷入现象的分析

通过反应注射成型冷态充模模拟，考察了充模过程中各种气泡的形成过程。对气泡产生的现旬豚原因进行了描述，分析，同时提出了充模过程中防止气泡卷入的措施。     

高聚物在簿模腔中流动及传热研究

针对熔融高聚物进入壁温低于高聚物固化温度的模腔中，被迅速冷却而形成固化层的现象，采用有限元法对高聚物在薄模腔中的流动，及伴有固化现象的传热进行模拟，并进行实验研究和验证．计算及实测结果一致．     

注塑模冷却系统设计探讨

讨论了注塑模冷却时间计算公式，分析了充模过程中模具温度变化的主要传热形式。在不同的冷却状态下，应用微机系统进行采集和处理，研究模具温度的变化，对注塑模冷却水流速的控制、冷却水孔直径大小的选择及冷却管道的排布提出了建议。     

铝护套连续挤压包覆模腔中金属流动分析

本文对铝护套连续挤压包覆模腔进行分区,分别分析了模腔中汇合室、转角区和焊合室中金属的流动状态。通过分析模腔中各区域的金属流动过程,提出了铝护套连续挤压包覆实际生产中出现的弯折、卷曲及未焊合等缺陷的产生原因,为其解决提供了理论依据。     

回路型脉动热管的运行与传热

为深入了解脉动热管的运行和传热的机理与规律，研究了铜—水回路型脉动热管(Looped PHP)在空气冷却条件下，充液率、管径、加热段冷却段长度比等因素对传热性能的影响。结果发现，充液率在35%附近时传热功率达到最大值；相同的对流换热条件下，小管径热管的热阻更小，运行和传热性能更好；脉动热管本身的热阻与外部换热条件有很大的相关性。另外，通过分析脉动热管壁面温度波动的特征，揭示了波动的成因及其所反映的内部流动和传热状况。