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。     

新型锥形双螺杆混合段三维流场分析

利用ANSYS有限元分析软件对带有混合块的新型锥形双螺杆的混合段流场进行了三维模拟分析。通过计算机编程所作的后处理，对其速度场、压力场、粘度场以及剪切速率、剪切应力进行了分析，绘制出更为直观的展开图形。同时，对螺纹元件和混合块进行了比较。     

新型同向双螺杆元件——S型元件研究（Ⅰ）——流场数值模拟

对一种作者设计的新型同向双螺杆元件－S元件进行了流场计算。建立了三维非牛顿等温流场模型。利用ANSYS软件和自行编程计算了元件流场中的压力场，挤出量，回流量，速度场，剪切速率和拉伸速度，并对S形元件的流场与常规螺纹元件的流场作了一定的比较。在后续的文章中将对S形元件的流场及常规螺纹元件的流场计算结果进行实验验证。     

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。     

场协同螺杆结构参数对强化传热效果的影响

利用流体力学软件Polyflow对场协同螺杆计量段中的关键部件扭转元件进行了结构优化,模拟了螺槽深度、螺棱宽度和螺棱数量对扭转元件出口截面温度、整体表面传热系数和场协同数的影响,确定了场协同螺杆计量段扭转元件的最佳结构。引入流道宽度和深度的比值综合评价结构参数改变对其强化传热效果的影响。     

场协同理论在聚合物加工中的应用

对场协同强化传热理论在聚合物加工中的应用进行了探索性研究。采用数值计算方法分析了聚合物塑化系统中不同螺杆结构的流动与传热特性,对螺纹元件、Maddock元件、销钉元件进行了传热分析,验证了场协同原理在聚合物非牛顿流体强化传热中的可行性。基于场协同理论,提出了一种新型螺杆结构——扭转元件,并对2种扭转元件构型进行了场协同强化传热分析。结果表明,场协同原理可以很好地解释高黏度非牛顿流体的强化传热现象,以此为理论基础设计的新型扭转结构能够较好地改善速度场与温度梯度场的协同性,提高对流换热系数,强化对流换热性能。     

三螺杆挤出机常规螺纹元件挤出过程的CAE研究

利用ANSYS软件分析了三螺杆挤出机常规螺纹元件中等温非牛顿流体的压力场、速度场和粘度场，并和双螺杆挤出机常规螺纹元件进行了比较，尤其对流道中心区进行了重点研究。结果表明，三螺杆挤出机的混合性能好于双螺杆挤出机；中心区的物料压力梯度和速度梯度都较小，物料在中心区流动缓慢，中心区的物料粘度值较大；对反应时间不宜过长的聚合物，应避免使用三螺杆挤出机。     

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。     

啮合异向双螺杆挤出过程熔体输送段常规螺纺元件3D流场分析

作者对啮合异向双螺杆挤出过程常规螺纹元件在充满熔体情况下的三维、等温、非牛顿流场进行FEM计算模拟的研究结果。所建物理模型包括螺槽区、啮合区和四个间隙；边界条件条件为真实的速度和压力边界条件；借助ANSYS有限元求解器进行流场计算，得到计算域的速度场、压力场和粘度场；利用以上流场计算结果，对常规螺纹元件的挤出特性和混合特性进行了分析。     

啮合同向双螺杆挤出过程组合流道（捏合块＋螺纹元件）三维流畅分析

利用ANSYS有限元分析软件对啮合同向双螺杆挤出机由捏合盘和螺纹元件组合而成的流道进行了三维等温非牛顿模拟分析，得到了组合流道的速度场和压力场。并对螺纹元件流道、捏合块流道及组合流道的流量、回流量、拉伸速率、剪切速率及剪切应力进行了比较。     

非啮合双螺杆挤出过程常规螺纹元件流道三维流场分析

利用ANSYS有限元分析软件对并列型和错列型非啮合双螺杆挤出过程常规螺纹元件流道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，对剪切速率，剪切应力及剪切粘度进行了模拟。同时将并列型和错列型的模拟结果进行了比较，对其输送能力和混合能力进行了分析。     

销钉注塑螺杆对物料混合效果的研究

运用基于有限元的CFD分析软件POLYFLOW,对五种销钉注塑螺杆的计量段进行了三维瞬态模拟.五种销钉螺杆元件包括圆形销钉螺杆元件(两种排列方式)、方形销钉螺杆元件和菱形销钉螺杆元件(两种导程).列计算得到的压力场、速度场、剪切速率场等进行后处理,分析不同销钉螺杆元件在计量段对熔料的混合效果及销钉周围熔料滞留情况.     

新型偏心啮合盘元件的混沌混合特性

在双螺杆挤出机中引入偏心圆啮合盘元件,分析了新型啮合盘元件偏心圆啮合盘元件的压力场、速度矢量场、剪切速率场和混合指数场。同时比较了其在不同错列角和偏心距下的对数拉伸率、最大剪切速率、停留时间分布、分布指数和分离尺度。结果表明,偏心圆啮合盘元件轴向和周向压力梯度较大,两转子棱峰之间区域流动性较好。偏心圆啮合盘元件的轴向间隙和螺棱顶隙为其提供了良好的剪切能力。偏心搅拌提供了较强的拉伸作用,增强了其拉伸折叠效果,从而使其具有较好的混沌混合能力。对比不同的几何参数发现错列角为60°和偏心距为5 mm的啮合盘元件拥有较好的分散混合性能和分布混合性能。通过粒子可视化及其混合特性曲线分析,为深入了解偏心搅拌提供了理论依据。     

新型扭转元件塑化过程数值模拟

提出一种螺杆计量段的新型扭转元件,并应用计算流体力学软件Polyflow分别对设置扭转元件和螺纹元件的螺杆计量段进行三维非等温数值模拟,利用流道内熔体的温度场、温度梯度场、速度场等及各物理场之间的关系分析了不同元件对塑化过程温度均匀性和传热特性的影响。结果表明:相对于螺纹元件,设置扭转元件的螺杆塑化过程努塞尔数更大,扭转元件处径向温度波动更小,具有强化传热和改善径向温差的作用,使径向截面温度更均匀,塑化质量更好。     

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过程组合流道(捏合块 螺纹元件)三维流场分析

利用ANSYS有限元分析软件对啮合同向双螺杆挤出机由捏合盘和螺纹元件组合而成的流道进行了三维等温非牛顿模拟分析 ,得到了组合流道的速度场和压力场。并对螺纹元件流道、捏合块流道及组合流道的流量、回流量、拉伸速率、剪切速率及剪切应力进行了比较。     

弧形槽扭转元件的分布方式对圆管传热性能的影响

为探究弧形槽扭转元件的不同分布方式对圆管传热性能的影响,采用数值模拟方法对Re在4 000～10 000时,恒壁温条件下的管内传热进行来分析。研究结果表明：异侧弧形槽扭转元件换热管的场协同数高于同侧弧形槽扭转元件,其中异侧弧形槽扭转元件比SK型扭转元件的场协同数最高增加了18.14%;Re在4 800～8 300时,异侧弧形槽元件由于其阻力较大的原因PEC值低于同侧弧形槽扭转元件,Re在8 300～10 000时,同侧弧形槽扭转元件PEC值下降幅度较大,在此范围内已低于异侧弧形槽扭转元件。     

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。     

分流元件几何构型对锥形双螺杆计量段流场的影响

研究了使用两头、四头、六头菠萝形分流元件时锥形双螺杆计量段流场的变化，用有限元数值分析法建立了相应的有限元模型，并用有限元隐式算法进行模拟计算。研究了菠萝形分流块的设置位置、数量、排列方式、大小和形状对压力场、速度场、粘度场的影响，对新型锥形双螺杆计量段分流块的设计有一定的指导作用。