数值研究槽深对单螺杆螺筒挤出机性能的影响

通过数值模拟技术,研究了机筒内壁开螺槽的螺筒结构形成单螺杆螺筒挤出机的性能.使用POLYFLOW软件,数值模拟了硬质聚氯乙烯(PVC-R)熔体在不同螺筒槽深的单螺杆螺筒挤出机中的三维等温流场及混合过程;重点研究了螺筒深度对单螺杆螺筒挤出机的影响.研究表明:在螺筒与螺杆之间间隙不变的情况下,大的螺筒槽深更有利于单螺杆螺筒挤出机混合性能的提高.     

单螺杆螺筒挤出机螺筒结构的正交优化

考虑螺筒槽深、槽宽、导程和槽数四个因素,根据经验确定相应的因素水平,通过数值模拟和正交分析方法分析得出这四个因素对单螺杆螺筒挤出性能的影响,获得了最优的螺筒结构。结果表明,螺筒槽深为0.6 mm,槽宽为4.5 mm,导程为20 mm,槽数为3时,单螺杆螺筒挤出机的挤出输送和混合性能最好。     

销钉机筒单螺杆挤出机功耗的模拟研究

采用流体力学计算软件Fluent，在对销钉机筒冷喂料挤出机熔融段和计量段的胶料进行三维流动数值模拟的基础上，考察螺杆转速、反向压差、销钉数量、销钉排间距和螺槽深度对挤出量和螺杆转矩的影响。结果表明，螺杆转速是影响挤出机功耗的首要因素，随着转速增大，挤出量增大，功耗和功耗比（螺杆转矩与挤出量之比）下降；反向压差对挤出量、螺杆转矩和功耗比有一定影响，反向压差越大，功耗比越大；每排销钉数量对对功耗比影响不大；销钉排间距对挤出机功耗比有较为明显的影响，若只考虑产量和功耗，则销钉排间距越大越好。     

双螺杆挤出机筒体热变形的数值模拟分析

以SHJ-38型双螺杆挤出机的筒体为研究对象,采用多物理场耦合方法,模拟流场参数,做温度稳态分析和结构变形计算,进而得到筒体因热膨胀而引起的最大变形量和最大变形所发生的位置.     

往复式单螺杆挤出机混炼性能的数值模拟研究

通过采用带有周期性边界的二维模型,研究了Buss机流场内的流动特性,并分析了工艺参数对Buss机混炼元件分散混合性能的影响,以及几何参数对混炼元件几何构型的影响,并借用粒径变化和最大拉伸长度为评价指标,揭示了几何参数对Buss机混炼元件分散混合性能的影响。     

间断副螺棱结构对挤出机内混沌混合影响的数值模拟

建立了混沌单螺杆挤出机计量段展开螺槽的物理模型及数学模型,根据流体符合Carreau定律,借助Ployflow软件,采用网格叠加技术,对聚合物熔体在插有间断结构副螺棱螺槽内的流动进行了数值模拟分析,从统计学的角度结合粒子示踪技术以停留时间分布、分离尺度、混合效率及累计混合指数为指标来表征螺杆的混合性能。结果表明,当副螺棱间断次数多且高度略低于螺槽高时混沌单螺杆混合性能更好。     

单螺杆挤出过程的数值模拟

以三段七区物理模型为基础，采用面向对象程序设计语言VisualC ，对整个单螺杆挤出过程进行了数值模拟。所得压力。温度等工艺参数的模拟结果与实验值吻合较好，说明采用数学模型的正确性和数值算法的可行性。     

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。     

卧螺离心机内压力场的数值模拟

卧螺离心机在高浓度固液混合物分离领域中应用广泛,其内部结构复杂,且封闭高速运转,对其内部流场实时监测难度大,缺乏对其内部流场特性的了解,进而影响对其分离性能的研究。本文应用计算流体力学软件Fluent,采用RNG k-ε湍流模型多重参考系(MRF)方法,模拟分析了卧螺离心机的内部流场,得到了压力场分布情况。结果表明:模拟液压值与理论液压值之间存在着一个差值,该差值是由于液体转动的滞后造成,且随着转鼓转速的增大而增大。同时还发现,静压、动压均随着径向位置的增大而增大,且静压梯度比动压大;沿转鼓轴向即往排液口方向,静压有递减的趋势,而动压逐渐增大。这可为进一步深入研究卧螺离心机提供参考。     

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.     

啮合同向双螺杆驼峰元件的数值模拟

介绍了啮合同向双螺杆驼峰元件的特点,应用Polyflow软件进行了流场模拟,并与双头螺纹元件进行了比较分析。模拟结果显示:驼峰元件的螺棱和机筒之间的剪切速率比双头螺纹的低;建压能力比双头螺纹元件高;回流量较大,轴向混合能力较强。特别适用于生物降解塑料等热敏性和剪敏性塑料的高速挤出和混合。     

啮合型同向旋转双螺杆挤出机的挤出机理研究进展

论述了啮合型同向旋转双螺杆挤出机挤出机理研究的最新进展,分析了存在的问题和难点,并提出研究发展的方向。     

Numerical Simulation of Extrusion Characteristics for Co-rotating Tri-Screw Extruder

The flow of polyethylene melt in new tri-screw extruder was simulated using the finite element method (FEM). A special study of flow in central region was performed by analysis of the velocity, pressure, and resident time distribution (RTD). The extrusion characteristics of tri-screw extruder, namely the abilities of material conveying, mixing, and power consumption, were compared with those of twin screw extruder. The results showed that there was circumfluence in central region but no stagnation in it. Tri-screw extruder had better operative abilities and high productivity ratio than twin screw extruder in the aspect of material conveying and mixing.     

振动诱导单螺杆挤出机熔融过程实验研究

利用剖分式料筒振动诱导单螺杆挤出机以及透明料筒振动诱导单螺杆挤出机对振动力场作用下的熔融过程进行了可视化实验研究,获得了熔融过程的固体床宽度分布曲线;对比了不同振动参数条件下的熔融长度与无振动条件下的熔融长度。实验结果表明,振动的引入可加快熔融进程,缩短熔融长度。对应不同的材料,不同的螺杆转速、料筒温度设置等工艺条件存在一个振动强度范围,在此范围内随着振动强度的增加,熔融速度进一步加快。     

Numerical simulation of micromixing effect on the reactive flow in a co-rotating twin screw extruder

To control the multicomponent reactions in extrusion, reactive-mixing flow in a co-rotating twin screw extruder was numerically studied in the present paper. Effects of initial species distribution, rotating speed and flow rate on a competitive-parallel reaction were investigated and the relationship between mixing and reactions was discussed from the view of chemical reaction engineering. The simulation results show the studied operational parameters, which determine residence time distribution, earliness of mixing and segregation degree of reactive-mixing flows, affect the local species concentration and reaction time and hence have significant influences on the reaction extent. Orthogonal test was adopted to clarify the significance of operational parameters. The analysis shows that initial species distribution and flow rate are the most important factors in the control of reaction extent, and effect of rotating speed is conditional depending on the micro-mixing status of the fluid.     

螺杆挤出机挤出过程数值模拟研究进展

介绍了数值模拟方法的基础及其优点,综述了国内外单螺杆、双螺杆、多螺杆挤出机挤出过程数值模拟研究进展。     

振动力场作用下聚合物熔体单螺杆挤出过程数值模拟

根据塑料电磁动态塑化挤出过程中熔体输送的实际情况，对三维模型进行简化，利用大型有限元软件ANSYS模拟了叠加轴向振动力场作用下聚合物熔体在螺槽中的流动情况，求解出周期性变化的速度，压力场分布，结果表明，与稳态挤出过程相比，振动力场的引入在进出口压力差恒定的情况下，可以提高熔全输送流率。采用有限元模拟方法可以为确定和优化工艺参数，产品质量控制提供指导。