啮合同向双螺杆挤出机中S型元件不同螺杆构型下的流场模拟

应用FEM模拟计算了啮合同向双螺杆挤出机新型螺杆元件——S型元件的正反向螺纹部分不同长度构型下的流场。考察了三种不同螺杆构型流场的特性，对比了流场的挤出特性、分散和分布混合能力。在相同操作条件下，三种构型具有相似的分散混合能力，不同之处主要在于分布性混合和输送能力，反向输送部分较长的构型具有良好的轴向分布混合能力、正反向输送部分等长的构型具有最好的周向分布混合，正向输送部分较长的构型具有最优异的输送能力。     

啮合同向双螺杆挤出过程新型混合元件—六棱柱元件实验研究

前文^[1]对啮合同向双螺杆挤出过程中的新型混合元件－六棱柱元件的流场了三维等温牛顿模拟，并将其结果与捏合块元件作了对比，得到了在相同压差下六棱柱元件比捏合块元件产率高，剪切速率场和剪切应力场分布更均匀，且两种元件分散混合能力相近的结论。本文对六棱柱元件的流场模拟结果进行了实验验证，证明流场模拟计算的方法可行，得到的结果可靠。进而利用多种有效方法，对六棱柱元件的挤出，混合特性进行了实验研究、实验结果表明，六棱柱元件比捏合块元件比能耗小，出料温度低，分布混合能力强，且六棱柱元件适于玻璃纤维增强改性加工过程。     

啮合同向双螺杆挤出过程六棱柱元件三维流场分析

应用ANSYS有限元分析软件对啮合同向双螺杆挤出机中的新型螺杆元件－六棱柱元件（FTX Polygon)进行了三维等温非牛顿流场模拟分析，并与捏合块元件的流场分析结果进行了对比，得到了在相同压差下六棱柱元件比捏合块元件产率高、剪切速率场更均匀且两种元件分散混合能力相近的结论。     

啮合同向双螺杆捏合块元件混合效果的数值模拟分析与实验研究

对啮合同向双螺杆捏合块元件的动态流场进行了流场模拟与统计学分析，并对分析结果进行了实验验证。通过宽、窄捏合块两种螺杆元件的动态流场模拟，应用统计学分析方法计算了两种流场的停留时间分布、最大剪切速率分布以及固定百分比粒子经受的剪切速率分布随时间的变化。得出了宽捏合块元件的分散混合能力高于窄捏合块的结论，这一结论与实验结果较为一致。     

同向双螺杆拉伸元件的设计及混合性能的研究

根据聚合物加工过程的拉伸流动设计了一种非啮合拉伸元件，并将该元件与S形元件的两种构型的混合性能进行了对比分析。通过数值模拟得到了非啮合拉伸元件流场与S形元件流场的出入口压差及累积最大拉伸速率分布。通过实验手段将非啮合拉伸元件与S形元件对聚丙烯(PP)/聚苯乙烯(PS)不相容体系相态结构的影响进行了对比研究。结果表明，非啮合拉伸元件的输送能力不如S形元件，但拉伸效果、分散混合能力均高于S形元件。     

锥形双螺杆挤出过程菠萝型混合元件三维流场分析（I）

应用ANSYS有限元软件对锥形双螺杆菠萝型混合元件进行了三维等温非牛顿流场的模拟分析，并与常规螺纹元件的流场分析结果进行了对比，得出了波萝型混合元件比常规螺纹元件生产率高，分布混合能力强，其分散混合能力稍弱于常规螺纹元件的结论。     

异向双螺杆S型元件混炼效果的数值研究

使用Polyfl ow软件,数值模拟了高密度聚乙烯(PE-HD)/炭黑熔体在异向双螺杆挤出机流道内的流动,数值计算了不同S型元件流道内熔体的三维等温流场,采用粒子示踪分析法(PTA)分析了不同S型元件流道内粒子的拉伸效果、分离尺度和停留时间,考察了啮合方式和两螺杆装配方式对S型元件混炼效果的影响。研究结果表明,啮合方式主要影响螺杆的输送能力、剪切能力和分布混合能力,非啮合元件的输送能力约为部分啮合元件的1.14倍,停留时间约为部分啮合元件的2.5倍,但是其剪切能力仅为部分啮合元件0.86倍;而螺杆的装配方式则影响其输送能力、拉伸能力和分布混合能力,并列式装配元件的输送能力约为错列式装配元件的1.11倍,停留时间约为错列式装配元件的1.2倍,但是其拉伸能力不如错列式装配的元件。三种元件中,部分啮合元件的分散混合性能最佳。     

啮合异向旋转双螺杆混合元件--齿型元件的流场分析

利用ANSYS有限元分析软件对异向旋转齿型元件进行了三维等温非牛顿流场分析，给出了速度场、压力场、以及螺杆特性曲线的分布，讨论了齿型元件齿数对流量和回流量的影响。计算结果表明：齿型元件具有较强的分流能力和分布性混台能力，但分散性混合能力鞍弱。     

PE-HD/炭黑在捏合块元件内分散混合的数值模拟研究

使用Polyflow软件,计算了3种捏合块元件内高密度聚乙烯（PE-HD）熔体的三维拟稳态流场。引入炭黑在聚合物熔体中的分散数学模型,计算了不同捏合块中炭黑聚集体的粒径分布,比较了3种捏合块流道内炭黑在PE-HD中的分散混合效果。数值结果表明,捏合盘厚度大的捏合块,剪切拉伸作用较强,分散混合能力较强。     

新型捏合盘元件不同螺杆构型混合性能的数值模拟

采用POLYFLOW模拟软件分析了啮合同向双螺杆挤出机中新型捏合盘元件下物料的流动模式。考察了新型捏合盘元件的斜棱旋向、捏合块组合的错列角对物料在流道中的剪切速率、出入口压差以及回流量的影响。数值模拟分析结果表明:4种新型捏合块构型的输送特性和混合性能均有所不同。在正向输送能力方面,右旋正向捏合块更佳,在分布、分散混合性能方面,左旋反向捏合块更佳,并且捏合块的正反向比单片捏合块的螺旋方向在输送能力、混合性能上影响更大。     

固体推进剂同向双螺杆元件混合性能模拟

首先设计了4种固体推进剂用螺杆元件,并进行了固体推进剂药浆的流变性能测试,通过使用Polyflow软件对4种螺杆元件的流场进行数值模拟。对各螺杆元件流场的剪切速率、加权平均剪切应力、平均回流系数、累积停留时间分布等表征螺杆元件混合性能以及流场特性的指标进行分析,对比4种螺杆元件的分散和分布混合性能,并建立了螺杆元件混合性能的评价体系。结果表明,KB元件和S型元件对药浆有较好的综合混合性能,有利于固体推进剂的混合。     

锥形双螺杆挤出过程菠萝型混合元件三维流场分析(Ⅰ)

应用ANSYS有限元软件对锥形双螺杆菠萝型混合元件进行了三维等温非牛顿流场的模拟分析 ,并与常规螺纹元件的流场分析结果进行了对比 ,得出了菠萝型混合元件比常规螺纹元件生产率高 ,分布混合能力强 ,其分散混合能力稍弱于常规螺纹元件的结论     

波状双螺杆元件混合性能的研究

对同向波状双螺杆元件和常规螺纹元件的分散混合性能进行了数值模拟,分析了2种元件流场的平均剪切应力、最大剪切应力分布、最大拉伸应力分布等混合性能参数,并对其进行了实验研究。模拟结果与实验结果基本吻合。结果表明,波状双螺杆元件有较强的分散混合能力。     

新型啮合同向连续混炼机转子

为了提高连续混炼机的混炼效果,设计出了一种新型变间隙转子,用Ansys有限元软件包对变间隙转子与捏合盘元件进行了流场模拟,并对它们的混合效果进行了比较。结果表明,在相同条件下,变间隙转子在分布混合和分散混合能力等方面有了较大程度的提高。     

数值模拟研究螺纹元件的混合性能

使用FEM方法数值模拟了同向双螺杆螺纹混合元件和普通螺纹元件流道中硬聚氯乙烯的流动过程,计算了2种螺纹元件流道内熔体的非等温流场,使用粒子示踪法统计分析了2种螺纹元件流道内熔体的混合性能.研究结果表明,螺纹混合元件具有较均匀的剪切速率分布、较平缓的温度分布和较强的分散与分布混合能力,但是其输送能力较小.     

齿形盘元件对粒子分散性影响的仿真

基于Polyflow软件对含有不同数量齿形盘元件的三种螺杆构型进行了等温挤出模拟,并使用粒子示踪法,从分布混合和分散混合两方面评估了齿形盘元件对填料粒子分散情况所产生的影响。结果显示：分散混合方面,反向齿形盘对其影响不大;分布混合方面,齿形盘具有比其他元件更高的混合效率,是螺纹元件和捏合块元件的1.2～2倍;齿形盘个数的增加会增强螺杆的径向混合性能,但会减弱螺杆的轴向混合性能;当齿形盘元件为3组时,其混合效果最佳,有利于填料粒子的分散。     

啮合同向双螺杆挤出机新型混炼元件性能及应用

就全啮合同双向螺杆挤出机中的混合过程进行了分析讨论，分析了普通螺纹元件和捏合盘元件的混合特性和泵送特性，针对这些元件存在的问题讨论了新型混炼元件的特点（包括典型分散性混炼元件和典型分布性混炼元元件），并作了深入的对比讨论，就上述元件在聚合物改性加工，共混和填充过程中典型的应用示例进行了分析讨论。     

波状双螺杆元件混炼性能的数值模拟

借助聚合物流动分析软件Polyflow对半啮合同向/异向波状双螺杆元件和全啮合同向/异向常规双螺杆元件进行流场和混合性能的数值模拟,分析比较两者的剪切速率、混合指数、非弹性应力张量第一特征值、停留时间、时均混合效率、分离尺度等表征混合性能的特征参数,模拟分析结果表明,波状双螺杆元件具有更加优异的混炼性能。     

啮合异向双螺杆挤出机中捏合块元件对PE-HD/PS不相容体系混合效果的研究

在常规啮合异向双螺杆上引入不同错列角和不同捏合盘厚度的捏合块元件,将其用于高密度聚乙烯/聚苯乙烯（PE-HD/PS）不相容体系的混合,观察混合体系的相态并分析分散相的粒径。结果表明,增加捏合块元件后啮合异向双螺杆挤出机的分散混合能力得到了提高;捏合块的错列角和捏合盘的厚度对PE-HD/PS不相容体系分散相PS的重均粒径和粒径分布指数有较大影响。     

啮合同向双螺杆3种构型的模拟分析和实验研究

通过数值模拟方法对3种含捏合盘元件螺杆构型的剪切速率、停留时间和回流量等指标进行了分析,通过实验对3种螺杆构型的混合性能进行了对比。结果表明,90°捏合盘元件与反向捏合盘元件组合可以达到较好的分布混合效果,45°捏合盘元件与反向捏合盘元件的组合可以达到较好的分散混合能力,捏合段加入反向螺纹元件并不能提高分布混合能力,但可以延长停留时间。