低密度聚乙烯熔体毛细管挤出的数值模拟

借助2种微分型黏弹性本构模型DCPP模型和S-MDCPP模型来描述支化高分子熔体的复杂流变行为,并采用离散的弹性黏性应力分裂方法(DEVSS)/迎风流线方法(SU)解决黏弹性流体流动过程中的对流占优问题以及缺少椭圆算子的问题,进而用基于有限增量微积分(FIC)方法的压力稳定型分步算法求解质量守恒方程、动量守恒方程,对低...     

纤维悬浮聚合物熔体中纤维影响的数值模拟

采用一种多尺度模型研究了纤维悬浮聚合物熔体的流动过程,通过宏观流体的流动状态、纤维所在尺度上的纤维取向表征和聚合物溶液大分子哑铃模型尺度上的哑铃概率分布三尺度信息,实现了纤维悬浮聚合物熔体流动控制方程和本构关系的三尺度共同表征。使用SIMPLER-FDMS算法对多尺度控制方程组进行了求解,并通过4∶1等温平板收缩流的数值模拟验证了该多尺度模型的有效性。通过对纤维浓度、纤维间相互作用以及纤维长径比的分析,研究了纤维参数对聚合物基熔体悬浮体系及纤维取向的影响。     

微流道中聚合物熔体的流变特性及其数值模拟

在构建表征微尺度下熔体流变特性的勃度模型基础上,通过分析ABS熔体在不同注射温度、不同截面尺寸微流道中的压力分布,对微注射成型过程中聚合物熔体豁度变化对填充过程的影响规律进行了研究。数值模拟结果表明,在微流道中熔体的微尺度豁度小于传统勃度,且随微流道截面特征尺寸的减小而成比例减小;熔体速度分布随微流道截面特征尺寸减小而趋于均匀。     

单螺杆挤出过程熔体输送段数值模拟方法

综述了应用于螺杆挤出成型过程熔体输送段数值模拟的各种计算方法，根据挤出过程聚合物流场控制方程，介绍了几种有代表性的聚合物本构关系，包括线性黏弹性和非线性黏弹性本构方程。概述了有限差分法、有限元法、有限体积法和边界元法等数值计算方法的特点和应用范围，并针对聚合物熔体流动模拟中的迭代收敛性和稳定性、耦合和解耦合、高Weissenberg数等问题进行了讨论，指出应该根据研究目的和实际情况选择适宜的本构方程和数值方法。     

塑料熔体三维流动的数值模拟

塑料熔体是具有记忆性的非线性黏弹性流体，为了准确分析板材挤出模具中熔体的流动，采用了积分型本构方程描述熔体的流变行为，同时给出熔体在狭缝流道中的控制方程。根据控制方程的特殊性，提出了把有限元半解析法应用于求解黏弹性流体流动问题这一思想，从而建立了有限单元体法，同时给出求解非线性有限元方程组的迭代方法，并采用以上方法对熔体在狭缝流道中的流动进行求解分析，将结果与三维有限元解法的结果相比较，证明结果是精确的，表明采用上述方法模拟熔体在狭缝中的流动是简便可行的。     

挤塑过程熔体流动的数值模拟

通过对挤出过程不可压缩粘弹性熔体流动的数值模拟、求出速度场、温度场、压力场以及膨胀比,有利于确定挤塑过程的工艺条件和口模尺寸。     

微型挤出过程中熔体流变行为的模拟分析

首先介绍了应用于熔融沉积快速成型中的微型挤出喷头的结构特点;随后根据微型螺杆的挤出特性,分别对螺杆段和口模段的熔体流变行为进行模拟分析,从而得出影响熔体流变行为的因素.结果表明,熔体流率受螺杆转速影响较大,压力降主要出现在口模附近,在喷嘴中靠近壁面处存在熔体滞留区.     

注射成型中聚合物熔体充填流动的数值模拟

在建立聚合物熔体充填三维流道—浇口—型腔系统的数学模型的基础上,采用混合有限元/有限差分方法求解,并对入口结点的压力计算以及熔体前沿推进时时间步长的确定准则作了修改。编制程序实现提出的算法,给出两个算例说明数值模拟的结果。     

燃气方柱绕流流量计量流场特性的数值模拟

应用基于有限体积法的FLUENT6.1流体力学计算软件对管道中方柱体的燃气绕流现象进行了仿真研究.对实现管道燃气流量计量的DN200 mm新型宽量程流量计的流场进行了数值模拟,并就燃气计量管道中方柱旋涡发生体的旋涡脱落频率与实测数据进行了比较.结果表明,数值计算结果与实测结果具有很好的一致性,从而给出了在新型燃气流量计的研制中可以应用数值模拟方法来优化流量计结构设计的结论.     

PTT熔体在塑料异型材挤出口模内黏弹流动的数值模拟

采用PTT黏弹模型,对聚合物熔体在T型异型材挤出口模内的三维等温流动进行数值模拟,得出口模内外速度、剪切速率、压力和应力分布.结果表明:由于出口效应,在口模出口处,速度、剪切速率、压力分布均发生突变.这种突变有可能造成负压,从而引发熔体破裂.口模内二次流动产生的剪切应力甚至会超过因挤出流动产生的剪切应力.应力易集中发生在口模截面的拐角处,随着挤出流量的增加,口模内最大剪切应力和最大第一法向应力差几乎线性地增加,而不会急剧增大.     

聚合物熔体矩形流道挤出胀大的数值模拟

运用Picard迭代格式的有限元方法,采用Wagner积分型本构方程对黏弹流体挤出胀大进行三维模拟分析。每次迭代根据新的自由面边界位置重新划分网格,由前一次迭代得到的速度场,算出单元高斯点流线,沿流线积分计算应力,把应力作为拟体力,建立非线性方程组迭代格式。对不同宽度和长度的矩形流道的挤出胀大进行模拟计算,分析了流道宽度和长度对胀大率的影响,结果表明,随着宽厚比的增加,厚度胀大率随之增加,随着流道长度的增加,胀大率逐渐下降。并把结果与二维狭缝流道的数值模拟和实验结果相比较, 结果表明,用该方法对黏弹流体挤出胀大流动进行三维模拟是可行的和准确的。     

毛细管动态挤出下聚合物熔体非线性流变行为的研究

采用毛细管动态流变仪,选用PELD、PP、PS和PA等典型物料,研究了毛细管动态挤出下各聚合物熔体的非线性流变行为。结果表明,不同物料的流变行为对振动力场的响应特性有较大差异,只有在一定的振幅和频率下振动力场才能有效降低熔体的黏度。实验首次发现,PP、PS和PA存在窄的振动参数区域,在此区域内,熔体的动态表观黏度值大于相应的稳态值,出现“加振变黏”现象。这一新的发现表明,并非“只要引入振动就一定有利于聚合物材料的成型加工”,必须考虑不同分子结构的聚合物材料对振动的不同响应规律。     

一个新的聚合物熔体粘性模型

本文分析了了聚合物熔体于稳态剪切流动中的粘性特性，进而提出一新的四参数粘性模型η＝ηｆ／｛Ｋ「１＋（ｒ／ｒｆ）＾１－ｎ｝。应用毛细管流变仪，考察了几种热塑性树脂的流动性，并对模型进行了初步的验证。     

Haake混合器中双组分聚合物熔体共混过程的数值模拟研究

采用有限元分析软件POLYFLOW对发生在Haake密闭式混合器中的双组分聚合物熔体共混过程进行了二维等温数值模拟，并进行了实验验证。首先采用仅和流场有关的黏度模型对共混过程进行了数值模拟，模拟结果与实验结果符合较好。进而又考虑了共混体系中组分含量对共混体系黏度的影响，对原来的黏度模型进行了修正，修正后的数值模拟结果和实验结果更接近。通过利用数值模拟的方法进一步获悉了双组分聚合物体系对流混合的规律。     

实验和数值研究玻璃熔体的自然对流

实验和数值研究玻璃熔体的自然对流祁建伟，胡桅林，过增元（清华大学工程力学系１０００８４）ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｎｄＮｕｍｅｒｉｃａｌＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆＮａｔｕｒａｌｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎＰａｔｔｅｒｎｓｉｎＧｌａｓｓＭｅｌｔｓ￥ＱｉＪｉ...     

矩形薄腔中聚合物熔体非等温注气充填的数值模拟

采用五参数Cross粘度模型,利用有限元和控制体积法对矩形薄腔中聚合物熔体非等温注气充填过程中不同时刻的气泡边界、熔体前沿、熔体压力场、温度场和速度场等进行了数值模拟,结果表明:气泡主体边界平行于模壁方向生长,其前沿总是先向中心线附近移动,再向中心线两边移动;熔体压力在气泡周围某一区域内保持不变且等于气压;对于充模时间很短的情况,除气泡附近外,温度在各处相差不大。     

超高分子量聚乙烯凝胶的流变行为

采用旋转流变仪研究了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)凝胶的流变行为。通过动态应变扫描测定了UHMWPE凝胶的线性黏弹区;通过动态温度扫描、动态频率扫描和稳态速率扫描研究了温度、浓度、剪切速率对凝胶流变行为的影响。结果表明,浓度为2%~22%的UHMWPE凝胶的线性黏弹区对应的应变下限为2%,上限为40%,且温度对凝胶线性黏弹区的影响较大;浓度为6%的UHMWPE凝胶,在180℃时,弹性模量最大,凝胶内部的黏结性最强;UHMWPE凝胶熔体的黏度随扫描频率、剪切速率的升高而降低,呈现明显的剪切变稀行为,属于假塑性流体;剪切速率较高时,UHMWPE凝胶的黏度对温度的变化更敏感。