啮合同向双螺杆挤出机普通螺纹元件中物料停留时间计算

采用有限元方法对啮合同向双螺杆挤出机的普通螺纹元件流动进行了三维等温非牛顿模拟计算，根据流场计算所得到的速度场通过编程计算得到了物料在螺纹元件中的三维流动路径，利用物料的三维流动路径计算结果分析了普通螺纹元件中物料的停留时间分布和平均停留时间随螺杆转速和挤出机产量的变化规律。     

同向双螺杆挤出机变头变径变深螺杆组合及其应用

主要讨论啮合型同向双螺杆挤出机螺杆组合中变头变径变深组合理论及其应用实例。首先讨论了啮合型同向双螺杆挤出机各种螺杆元件的基本特性－－挤出特性、混合特性和扭矩菌耗特性对螺槽深度和螺纹头数的依赖性。正向螺纹元件、反向螺纹元件、捏合块元件的上述特性定量或定性分析有助于螺杆组合的理论分析,结合挤出过程各阶段对螺杆组合基本要求提出了变头变径变深螺杆组合原则。最后讨论了该螺杆组合在聚合物加工中的应用实例。     

啮合盘元件中粉体聚集体分散混合的数值模拟

采用有限元方法对啮合同向双螺杆挤出机的啮合盘元件流场进行了三维等温模拟计算，根据流场计算所得到的速度场通过编程计算得到了物料在啮合盘元件中的三维流动路径,结合粉体聚集体的分散模型和三维流动路径，计算得到了粉体聚集体在啮合盘元件出口的平均直径及其分布。     

啮合同向双螺杆挤出机单／双头螺纹元件熔体输送与混合特性的研究

采用数值模拟和实验的方法,对啮合同向双螺杆挤出机中单／双头螺纹元件的熔体输送与混合特性进行对比。结果表明,在计量输送段放置一段单头螺纹元件时,回流量小,正向输送能力强;螺杆所受扭矩小,消耗能量少;挤出物料的耐冲击性能较高。     

新型偏心双螺杆挤出机流域混合特性

基于非对称流场的混沌混合理论,设计了一种新型的偏心双螺杆挤出机。通过对比传统普通螺杆元件与新型偏心螺杆元件,偏心距不仅决定了螺杆的端面形状,也改变了螺槽形状,使同一导程内的2个独立的C型室螺槽形成一个ω型室螺槽。利用Polyflow软件分别对传统双螺杆挤出机与3种不同偏心距螺杆元件的新型双螺杆挤出机进行模拟仿真,分析了压力场、速度场与混合指数分布规律,计算了4种双螺杆挤出机流场的停留时间分布、分离尺度、最大剪切应力等混合表征系数。结果表明,与传统双螺杆挤出机相比,偏心双螺杆挤出机压力分布不均匀,正负压压力值增大,因此,压力差增大,使熔体回流速度增大,混合效果更佳;拉伸流区域增大,混合能力增强;熔体在流体域内的总体停留时间缩短,混合效果更佳;分离尺度数值下降较快,混合效率较高;偏心螺杆元件对流体的剪切应力增大,分散混合能力增强。     

啮合同向双螺杆挤出过程轴向循环流道三维流场分析—轴向循环流场分析（Ⅱ）

介绍了作者在啮合同向双螺杆某一轴向位置设置一非啮合段（且该段其中一根螺杆是反向螺纹元件）,从而将轴向循环流动的概念引入到啮合同向双螺杆挤出过程中,并利用ANSYS有限元分析软件对啮合同向双螺杆挤出过程轴向循环流道中的非牛顿流体等温流动进行了三维模拟分析。在得出速度场和压力场的基础上,还对剪切速率、剪切应力及剪切粘度进行了模拟,并将各模拟结果与未引入轴向循环流的啮合同双螺杆挤出过程常规螺纹元件流道的模拟结果进行了比较。     

双螺杆挤出机磨损程度对PP/GF共混过程流场的影响

本文采用数值模拟方法分析了同向双螺杆挤出机磨损程度对PP/GF共混物制备过程中混炼流场的影响。通过流变测试得到PP物料黏度与剪切速率的关系;对双螺杆挤出机混炼区域的螺纹元件建立三维模型,运用Polyflow软件对熔体在该区域的混炼流场进行分析,对比螺纹元件磨损前后的混炼流场的压力、速度、剪切速率和混合指数的分布。结果表明:随着双螺杆挤出机磨损程度的增大挤出机对聚合物熔体的剪切和拉伸作用减弱,其分散和分布混合能力也会随之降低。     

啮合型同向旋转双螺杆挤出机的螺杆特性及其应用

介绍了啮合型同向旋转双螺杆挤出机的起源和发展,着重论述了该型挤出机挤压系统中的螺杆型式、螺纹元件和捏合元件的输送及混炼特性、螺杆组合型式和操作条件以及应用情况。     

啮合型同向旋转双螺杆挤出机的螺杆特征及其应用

介绍了啮合型同向旋转双螺杆挤出机的起源和发展，着重论述了该型挤出机挤压系统中的螺杆型式、螺纹元件和捏合元件的输送及混炼特性、螺杆组合型式和操作条件以及应用情况。     

双螺杆非啮合并列型螺纹元件三维非等温流场数值模拟

利用ANSYS软件包对双螺杆挤出机非啮合并列型螺纹元件进行了三维非等温非牛顿流场分析，给出了速度场、压力场、温度场的基本规律以及螺杆特性曲线的分布。计算结果表明：螺棱处的物料具有较大的压力梯度和速度梯度，啮合区的物料温度较高，应当采取适当的降温措施；流量与螺杆转速成正比，与流道两端的压差成反比。     

同向双螺杆不同螺纹元件混炼效果的数值研究

采用Polyflow软件数值模拟了啮合同向双螺杆挤出机流道内聚丙烯(PP)熔体的流动,数值计算了常规螺纹元件和开槽螺纹元件流道内PP熔体的三维等温流场,采用粒子示踪分析法(PTA)分析了不同螺纹元件流道内粒子的拉伸度自然对数、分离尺度和停留时间,比较了常规螺纹元件和开槽螺纹元件的混炼效果。研究表明,与常规螺纹元件相比,由于熔体在沟槽内产生漏流,开槽螺纹元件的建压输送能力较低,分散混合性能较弱;开槽螺纹元件流道内因粒子的停留时间较长,其分布混合性能优于常规螺纹元件。     

双螺杆中啮合块、螺杆元件混合过程及混合性能的研究

以双螺杆挤出机中的啮合块、螺杆元件作为研究对象,对其混合过程及混合性能进行研究,分析物料与添加剂的相互运动及变化过程。利用网格重叠技术和Ployflow软件对啮合块、螺杆元件的混合性能进行仿真,研究螺杆元件及不同转速下啮合块对应流体区域内的最大剪切应力,粒子在流体区域内的停留时间分布、分布指数、分离尺度等。结果表明:在啮合块流道内的混合过程中,啮合区域的两种粒子进行分布混合,其他区域的粒子在轴向运动到第2片啮合块时开始被带入啮合区,与另一种粒子进行分布混合;在相同转速下,啮合块的混合性能优于螺杆元件,随着转速的提高,啮合块的分散混合性能逐渐增强。     

单螺杆混沌挤出过程周期性行为数值模拟

建立了混沌单螺杆挤出机计量段物理和数学模型。定义了更合理的边界条件,采用Carreau本构方程,采用有限体积方法对聚合物熔体在螺槽内流动的周期性效应进行了数值模拟分析。得到了不同位置的速度分布细节以及流体示踪粒子的行为轨迹。发现螺槽内速度分布表现出周期性和对称性的变化,揭示了同宿点及椭圆点存在及位置不变性,为进一步分析流体质点在相空间的动力学行为奠定了基础。     

啮合同向三螺杆挤出机中三维等温流动的数值模拟

Three-dimensional isothermal flow of polymer melt in the kneading-disc element of an intermeshing co-rotating tri-screw extruder was simulated by using finite element package POLYFLOW. Based on the velocity fields calculated, flow patterns of the melt were analyzed, and particle trajectories were visualized. The numerical results indicated that, in intermeshing co-rotating tri-screw extruders, particles went through three intermeshing regions during one cycle around the screws, thus achieving better plasticating and mixing than intermeshing co-rotating twin-screw extruders. Flow in the central region was also studied by using particle tracking technique, and residence time distribution (RTD) and trajectories for particles in this region were presented. The simulation results showed that there was no stagnation in the central region. This study provided a clear insight into the flow mechanism of tri-screw extrusion. It also provided a new method for studies of flow mechanisms in other complicated mixers.     

啮合同向双螺杆挤出机中组合螺杆性能的数值研究（Ⅱ）混合特性分析

采用有限元软件POLYFLOW,对组合式啮合同向双螺杆挤出机ZSK60中不同构型的组合螺杆进行了混合分析。通过计算螺杆转过不同角度时的拟稳态流场,采用粒子示踪分析(PTA)方法,对组合螺杆中聚合物熔体的动态混合过程进行了可视化模拟;在此基础上通过对大量粒子运动轨迹的统计处理,分别采用停留时间分布、分布混合指数、分离尺度等累积混合指数表征了组合螺杆的轴向混合性能、分布混合性能以及分散混合性能。此外还研究了不同工艺条件下组合螺杆的混合特性。并将部分数值模拟结果与前人实验研究进行了对比。     

啮合同向双螺杆挤出过程非啮合开槽螺纹元件组合流道三维流场分析

应用ANSYS有限元分析软件对啮合同向双螺杆挤出过程包括非啮合多过程螺纹元件（NI-MPE）组合流道进行了等温非牛顿三维流场模拟分析，得到了包括NI-MPE元件的组合流道的压力场、速度场、剪切速率场和剪切应力场，并与包括非啮合常规螺纹元件的组合流道的模拟结果进行了对比。     

挤出机螺杆直槽式屏障混炼元件的优化设计

研究挤出机螺杆直槽式屏障混炼元件的优化设计问题。根据粘性流体流动基本方程。以单位产量能耗最小为优化目标,建立简化的挤出机螺杆直槽式屏障混炼元件优化设计的数学模型，并应用复合形法求解，确定剪切长度、剪切问隙、屏障长度和屏障槽数等主要几何参数。本研究优化结果均在文献所建议的最佳取值范围内。     

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机普通螺纹元件末端共混物的混合形态Ⅱ.混合形态的计算

用物料三维流动路径结合分散模型计算了螺纹元件出口处分散相液滴的直径。分析了螺杆转速、挤出机产量和液滴初始直径对末端分散相液滴直径的影响。结果表明。当液滴初始直径较大时,其集聚变化率随着初始直径的变化而变化较小;提高螺杆转速和降低挤出机产量可以提高螺纹元件的分散效果。当液滴初始直径较小时。其集聚变化率随着初始直径的变化而急剧变化;提高螺杆转速和降低挤出机产量有利于集聚的发生。分散效果较差。螺杆转速和挤出机产量的变化对末端分散相液滴直径的分布范围影响不大。