注塑模流动模拟的数值方法及实验验证

本文采用有限元法和有限差分法的混合解法,对非牛顿流体非等温流动的数学模型,编制了塑料熔体在三维薄壁型腔内流动的模拟程序,并将程序的预测值和实验测量结果进行了比较.     

注塑模流动分析的有限元和有限差分法

本文利用非等温、粘性广义Hele-Shaw流动理论,建立了三维薄壁型腔塑料熔体充填过程的数学模型。耦和利用有限元/有限差分法数值求解压力能量方程,实现充模过程的动态模拟。     

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.     

三维注塑充模过程有限分析模拟

温度与压力的变化是影响注塑成形的重要因素,该文从注塑模型中聚合物的流变行为的理论入手,根据流变学原理及粘弹力学理论,建立了聚合物熔体在薄缝型内流动的压力方程和温度方程,推导出注塑成型充填过程的有限分析解;对三维薄壁箱体充填过程进行了模拟,分析了模拟结果中压力与温度的变化情况,模具设计人员可通过预测压力与温度变化来分析充填过程是否合理。     

聚合物熔体在直线型异型材挤出口模内三维粘弹流动分析

利用罚函数有限元法，采用PTT粘弹模型，对聚合物熔体在直线型异型材挤出口模内的三维等温流动进行了数值模拟，得出了不同挤出量下的速度和应力分布．结果表明：口模截面上流动中心位于流动阻力较小的部分，而且这部分的流速较快；必须依据流动阻力的大小来匹配组成口模截面的各部分所对应的成型区长度，流动阻力大的部分，长度应较小，以免产生流动不平衡从而导致挤出物离模后的扭曲；过渡区对熔体在其上游的稳流区和在其下游的成型区内的流动均有明显影响；聚合物熔体的松弛时间对熔体流速无影响，对剪切应力的影响非常小，随着松弛时间的增大，熔体的粘弹性拉伸应力下降，而且熔体粘弹性拉伸应力对总拉伸应力的贡献很大．     

铝熔体中金属杂质颗粒在稳恒磁场中的运动状态

对稳恒磁场中的金属杂质颗粒进行了受力分析,建立了杂质颗粒的运动模型,经过理论计算确定了它们在磁场力的作用下,处于不同流场内的最终运动速度·根据铝熔体的不同的流动状态,分别采用柱塞流模型和轨线模型计算得出了磁场力对杂质颗粒的分离效率·计算结果表明,杂质的运动速度与分离效率和自身的体积、流体的流动状态、杂质颗粒的磁化率、磁场强度及分离通道的宽度密切相关·在相同的熔体流动速度下,杂质颗粒越大,分离效率越高;降低流体的流动速度有利于提高分离效率·     

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。     

玻璃纤维毡(GMT)浸渍过程中的表面张力作用

采用带有热台的显微镜研究了200℃下聚丙烯树脂熔体沿玻璃纤维(束)的流动过程。实验结果表明:高黏的聚丙烯熔体能够在表面张力的作用下沿纤维束间的微观缝隙自发地流动,并且缝隙的间距越小,树脂的流动速率就越快;树脂熔体在经过一段时间的缓慢自发流动以后会加速流动。通过测试交叉纤维间熔体的间距,间接计算了聚丙烯树脂在该状态下自发流动的临界毛细管直径和自发流动的最低压力。     

衣架型模头中熔融聚合物流动的三维有限元分析

研究了聚合物熔体在衣架型模头中的等温流动。采用幂律模型描述该熔体的流变行为,通过三维有限元方法对此流动进行模拟,从而得到其速度场的分布情况,并且着重讨论了衣架型模头的几何形状对速度场分布的影响,特别是对出口宽度方向速度均匀性的影响。     

电磁过滤Al-Si合金熔体中初生富铁相去除效率的理论分析

采用柱塞流及轨线模型建立了电磁过滤水平流动Al-Si合金熔体中初生富铁相的去除效率模型,并进行理论分析.结果表明,初生富铁相的去除效率随着熔体流速(u)和过滤器的高度(2h)降低而增加;随着电磁力(f)、电磁力作用区长度(x)和初生富铁相的粒径(dp)的增加而增加.采用电磁过滤可有效去除Al-Si合金熔体中粒径大于30μm的初生富铁相,计算结果与水平流动Al-Si合金熔体的电磁过滤实验结果相吻合.该模型可用来设计过滤器的结构和工艺参数的确定,为电磁去除铝合金中的初生富铁相技术的工业应用提供理论基础.     

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．     

平板滞止区内水-氧化铜纳米流体的喷流沸腾传热特性

对高温平板滞止区内水-氧化铜纳米流体圆形喷流冲击沸腾的核态沸腾特性和临界热流密度(CHF)进行了系统的稳态实验研究,考察了纳米颗粒质量分数、流速、过冷度等系统条件对喷流沸腾和CHF的影响,建立了预示核态沸腾的经验型方程.研究结果表明:水基纳米悬浮液的喷流沸腾换热特性与水相比大幅度降低,但CHF有较大增加;沸腾特性的变化主要来源于传热面表面特性的变化.     

纳米磁性膜微波电磁参量谐振腔法测量分析

基于谐振腔微扰法测量薄膜复电磁参数的基本原理,使用微波网络分析仪和谐振腔,利用虚拟仪器技术,开发了薄膜电磁参数自动测量系统．利用测试系统对FeCo基纳米膜进行了测试,分析了散射参数、信号源频率与Q值、样品超薄特性、热环境和实验操作等因素对测量结果产生的影响,并由此提出了改进谐振腔法的实验方案．提高了测量的精度,复磁导率测试误差低于6％,复介电常数测试误差低于4％．     

结构网格下求解非规则区域流场的一种差分法

对于粘性不可压缩流场的计算，提出一种标识边界的差分方法，对不规则区域的流场边界做标记，应用SIMPLE算法在直角坐标系的结构网格下离散求解N-s方程；对圆柱绕流，不规则腔体流等问题进行数值模拟，取得了较好的效果。     

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．     

正常人咽腔气体流场数值模拟

为研究人体咽腔内的气体流动状况,基于10名志愿者的螺旋CT医学图像,应用表面重建的方法对人咽腔进行三维重建,并采用有限单元法和有限体积法两种数值方法对志愿者吸气过程中咽腔中的气流场进行了数值模拟及分析. 所建模型较真实地反映了咽腔实际解剖结构形态,有限单元法和有限体积法两种数值模拟方法计算结果相近,从数值模拟结果可以得到人体呼吸过程中气体流场在咽腔内压力与速度的分布规律. 本研究对吸气时人咽腔中气体流动特性、临床上咽腔解剖结构相关疾病的诊断及发病机理等问题深入探讨具有参考价值.     

可渗透弹性悬臂梁式薄板横向绕流变形分析

采用相容拉格朗日-欧拉法,求解可渗透弹性悬臂梁式薄板在理想流体横向绕流下的小变形问题。通过具体算例,分析了流速、板的几何尺寸及渗透参数对可渗透弹性悬臂梁式薄板挠度、应力大小的影响。假设弹性薄板的孔很小且均匀分布,不会对其弯曲刚度及外部流场产生影响,忽略小孔所造成的阻力。根据弹性薄壳理论和接触面动力学方程得到可渗透弹性梁式薄板的变形方程。利用线性渗透关系式及质量守恒定律求解薄板的阻滞压力。采用泰勒展开方法得到挠度函数和引起薄板变形的流体势函数待定参数的方程式,解方程求出待定参数,即得到薄板横向绕流发生小变形的挠度,进而可求出应力分量。     

细长三维腔体电磁散射DDM/FEM快速分析

利用基函数展开的方法结合区域分裂技术（DDM）和矢量有限元方法（EB-FEM）对三维细长腔体的电磁散射特性进行分析。通过对各子域内有限元方程组右端列向量进行基函数展开,并求得各基函数相应的解向量,从而求得各子域内的解空间。在子域迭代过程中,无需再通过求解线性方程组获得各子域内场分布,只需在本子域中的解空间内对解的基函数进行简单的线性组合即可。由于细长腔体子域交界面上棱边数较少,求解解向量的次数不多,可以有效减少计算时间,数据结果证明了此方法的高效性和精确性。     

塔东热液地质作用机制及对储层的改造意义

塔东地区断裂发育，早期发育的断裂与晚期断裂之间存在相互改造、叠加、复合的过程，深大断裂沟通多套地层，断裂活动期形成的挤压破碎带和断裂裂缝带作为岩浆热液上升通道，为热液溶蚀作用改造储层提供了有利条件，因此，识别出热液期次对塔东白云岩储层成因机制具有重要意义。通过对钻井岩芯、岩屑及岩石薄片、铸体薄片观察鉴定分析，在区内下古生界碳酸盐岩中识别和发现了钠长石化作用和自生羽毛状伊利石沉淀，也是塔里木盆地内的首次发现，并通过对包裹体均一温度，碳氧同位素等地化特征研究，揭示其成岩流体源于岩浆热液，丰富了区内热液作用的矿物学标志，进一步识别出区内存在3期热液作用，通过对3期热液作用的机制及其储渗空间意义的研究，总结出第I期热液作用对于储层形成意义不大，第Ⅱ期热液作用主要发育在局限的沉积环境，第Ⅲ期热液溶蚀形成溶蚀缝孔洞，与天然气运移聚集匹配良好，构成了区内天然气聚集成藏的主要储渗空间。