Banbury和Roller转子密炼机局部和全局混合特性

采用有限元法,利用Polyflow软件计算了Banbury和Roller两种转子密炼机检测线的速度、剪切速率和混合指数分布,对比分析了两种转子的局部混合特性。通过计算停留时间分布、对数拉伸率、平均混合效率和粒子束分布指数等混合参数,对比分析了两种转子密炼机的全局混合特性。在此基础上,研究了具有典型运动规律流体粒子的动力学特性,分析了密炼机流体的位移和速度突变产生的受力和混合突变特征,为深入理解密炼机流体的复杂混合机理提供了一定的理论参考。     

新型4∶1转子与传统剪切型转子混合效率对比研究

利用POLYFLOW软件分别对传统2:1剪切型转子和新型4:1剪切转子密炼机的速度场进行有限元模拟。通过将速度矢量对时间进行积分获得流场内大量材料质点的运动轨迹,对胶料的动态分布混合过程进行可视化分析。在获得大量粒子轨迹的基础上,利用POLYSTAT模块进行流场的统计分析,采用分离尺度、拉伸长度、瞬时效率、时间平均效率和混合指数对两种转子的混合效率进行评价分析。统计结果表明,新型4:1转子在保持传统转子强分散混合能力的基础上,分布混合能力大幅度提高。     

转子结构和工艺参数对双转子连续混炼机混合性能的影响

利用POLYFLOW软件,对聚合物熔体在双转子连续混炼机混炼段的拟稳态流场进行数值模拟,采用粒子示踪分析方法对物料所经历的流场特性进行统计学分析。得到了平均剪切应力、停留时间分布、累积最大拉伸速率等参数,通过其分析了转子结构和工艺参数对双转子连续混炼机混合性能的影响。结果表明,转子转速的提高使得物料所经受的剪切和拉伸作用增强;喂料速率的提高,使比剪切速率减小,物料在混炼段的停留时间变短;螺棱交汇区长度减小,流场中的剪切作用增强,螺棱交汇区长度和螺棱包角对停留时间分布的影响不大。最后对数值模拟的结果进行试验验证,结果基本一致。     

双转子连续混炼机混合过程的统计学分析

利用Polyflow软件,对聚合物熔体在双转子连续混炼机内的混合过程进行了统计学分析。通过计算转子转过不同角度时的三维等温拟稳态流场,采用粒子示踪分析（PTA）方法,对聚合物熔体在双转子连续混炼机内的动态混合过程进行了可视化模拟;在此基础上对1000条粒子的运动轨迹进行统计学分析,得出了停留时间分布、累积最大剪切速率分布、百分比粒子所受的剪切速率随时间的变化等参数,并分析了其对双转子连续混炼机混合性能的影响。     

啮合方向对差速非等径双转子挤出机混合能力的影响

利用Polyflow软件对非等径料腔内差速螺旋双转子间熔体流动进行数值模拟,比较了同向和异向双转子二维端面的混合行为。 结果表明,3∶1差速转子混合指数在介于0.5和1之间的约占88 %,拉伸作用强;同向差速的分布混合效果更好;同向双转子料腔内高速分布范围宽,流场内不均匀度大,更加利于流体的相互交换;异向的啮合区压力和剪切速率更大,分散能力更强。     

多物理场耦合叶片塑化单元聚合物混合性能研究

阐述了聚合物叶片注塑成型机的结构组成和工作原理,通过叶片塑化单元转子模型及本构方程的表征,分析了该单元聚合物熔体拉伸流动特性和混合性能。结果表明,叶片塑化单元的流场为拉伸与剪切复合流场,混合指数值高达0.945,叶片两边的强拉伸流场区域黏度值较低,具有较强的拉伸作用,可以提高聚合物的塑化混合性能和熔体流动性;叶片单元的混合指数多分布在0.5~0.6之间,而螺杆元件的混合指数多分布在0.4~0.5之间,螺杆元件在产生拉伸流场方面远低于叶片单元;动态时叶片塑化单元的拉伸速率比稳态时的大,随着振动强度的增加,该单元拉伸速率和平均拉伸混合效率提高,但是动态时的振动强度不宜过大。因此,采用叶片塑化单元及多物理场耦合开发的叶片注塑成型机优于传统注塑成型机。     

转子速率正弦变化对流体混合的影响

建立了圆形转子混合设备的二维流动有限元模型,采用网格重叠技术,利用粒子跟踪法对瞬态混炼流场进行了数值模拟,对不同相位差下的的分散混合性能、分布混合性能、线拉伸以及混合效率进行了统计和比较;分析了相位角对流体混沌混合对效率的影响,为密炼机驱动系统的新的优化方向提供了一定的理论参考。     

三种转子密炼机混合特性对比分析

采用有限元法,对4WS、4WH和6WI三种转子密炼机流体的混合特性进行了对比分析。利用Pro/E软件对三种转子密炼机进行三维几何建模,使用Gambit软件对转子及流场区域进行网格划分,采用Bird-Carreau本构模型表征密炼机加工流体特性,利用Polyflow软件进行流场计算。利用瞬时和平均混合效率、分离尺度等参数来描述三种密炼机流体的分布混合。计算结果表明,由于6WI转子密炼机的变间隙结构,具有较为复杂的流场结构,以及相对较高的分布混合特性。     

腰鼓构型对混合性能的影响及其在制备CF/PVDF复合材料的应用

文章利用Polyflow软件,对密炼机叠片式转子和新型高拉伸腰鼓形转子的混炼流场特性进行了数值模拟。采用示踪粒子法(PTA)与实验验证的方法探讨了不同构型转子的分散与分布混合性能,并对所制备CF/PVDF复合材料的力学性能、CF残余长度及分布进行了表征。研究表明:腰鼓形转子混炼流场中较弱的剪切作用赋予复合材料中较长的碳纤残余长度,其较强的拉伸流动特性使碳纤在基体中得到良好分布,使CF对PVDF的增强作用更加显著。     

基于拉伸流动的锥面磨盘混炼过程数值模拟

基于拉伸流动机理对串联磨盘挤出机的磨盘端面形状进行结构改进,并借助Polyflow软件对锥面磨盘与普通磨盘混炼过程进行数值仿真。结果表明:与普通磨盘相比,锥面磨盘形成的收敛流道内物料粒子容易产生拉伸流动,可以产生更强的剪切流场和拉伸流场,提高了流道内熔体物料的剪切速率和拉伸速率,可以获得更高的瞬时拉伸混合效率和平均拉伸混合效率,具有更强的拉伸分散作用,流道内物料粒子的混合效果更好因,此锥面构型磨盘混炼设备可以提供更好的塑化混合效果。