超高分子量聚乙烯异型材挤出工艺的有限元分析

设计了超高分子量聚乙烯异型材的导轨挤出流道,应用有限元软件模拟超高分子量聚乙烯熔体和聚丙烯熔体这两种聚合物熔体在同一流道内的流动规律,获得流道内部的压力场、速度场和温度场。研究表明,所设计的异型材导轨挤出流道对两种聚合物熔体压力分布的影响明显,对速度分布和温度分布的影响基本一致。最后通过试验验证了超高分子量聚乙烯异型材导轨挤出流道设计的合理性。     

口模压缩段对塑料挤出流动影响的有限元分析

在塑料挤出成形过程中，压缩段是调节模头流道各部分流量(流速)的主要区段，对熔体的流动具有重要影响。本文采用有限元数值分析方法，计算了熔体在口模内流动的速度场和压力场，定量分析了压缩比和压缩角等压缩段模具结构参数对挤出速度分布、挤出流量和挤出流动均匀性等的影响规律，为优化流道结构参数，提高挤出流动均匀性的研究提供了基础。     

聚合物气体辅助挤出中气体流动对熔体截面的影响

将聚合物熔体和低速热空气均视作不可压流体,针对一聚苯乙烯（PS）片材的全气体辅助挤出,建立了描述其气体-熔体两相分层流动的三维有限元模型,采用黏弹应力分离法（EVSS）和非协调流线迎风法（SU）等有限元方法,利用PolyFlow求解器对气体辅助流道中气体和熔体流动进行了计算,分析了熔体截面变化的规律及原因。研究结果表明：气体辅助流道内,气体对熔体有拖曳作用;沿挤出方向,熔体速度逐渐增大,而截面积逐渐减小,都在口模出口面上达到极值,同时截面形状有微小改变;口模出口面上熔体沿挤出方向的速度随入口气体体积流率的增大而近似线性增大,熔体截面积则近似线性减小。     

新型微层共挤出层叠模具的结构设计与优化

介绍了一种用于微层共挤出技术的新型层叠模具及其层叠原理,通过引入控制曲线和调整层叠模具结构参数对层叠模具流道和层叠模具进行优化,同时利用CFD软件对比分析了优化前后聚合物熔体在层叠模具流道中的压力损失情况。结果表明,优化后的层叠模具与优化前层叠模具相比,熔体压力损失明显降低;块槽与层叠模具芯部的模块化组装方式有效地解决了聚合物熔体在层叠模具中流动过程的漏料问题。     

7500 t大型压铸机压射阀块流道流阻数值计算与分析

7500 t大型压铸机由于工作流量大，在工作时会在阀块内产生较大的压力损失，为了给大型压铸机液压系统设计提供参考，利用计算流体动力学方法，计算得到了两种内部流道不同的压射阀块在不同流量时的流动阻力损失。计算结果表明：阀块流动阻力损失会随着流量的增大呈现出指数增大的变化情况；采用相同尺寸的流道流动阻力损失比采用不同尺寸的流道流动阻力损失小。     

膨胀型流道挤出机头短纤维取向机理的研究

含有短纤聚合物维熔体通过膨胀型流道型流道的挤出机头,可以使短纤维产生一定程度的径向取向和周向取向,其应用于管材挤出,可改善短纤维增强管材的柔性和强度。     

熔融沉积成形喷头挤出参数优化控制

在FDM工艺中，成形材料能否以稳定的速度及温度从喷嘴中挤出将直接影响原型的成形质量。建立了熔体在喷嘴中的压力降与挤出流量、加热温度的数学模型，结合实验，确定了稳定挤出的速度区间。研究结果对FDM工艺中聚合物熔体挤出参数的优化、保证成形精度提供了依据。     

微注塑成形中熔体充模流动分析及其数值模拟

借鉴宏观熔体的流变学理论和建模技术,针对微尺度流道中的聚合物熔体流动特性,采用模型修正方法,建立反映微小通道中熔体流动特性的理论模型.同时,应用数值模拟方法,研究微尺度粘度、壁面滑移和熔体与模具间的表面传热系数对微小熔体流动的影响关系,并与相关试验数据进行比较.结果表明,微流道中的熔体粘度明显小于传统理论下的粘度值,且与微流道的特征尺寸成正比.随微流道特征尺寸减小,滑移系数也明显减小,壁面滑移速度则增大.考虑局部表面传热系数时微流道中的熔体温度分布具有尺寸效应.微尺度流道中的熔体流动行为与宏观熔体有许多不同.     

大型海绵板的挤出

Krauss Maffei Berstorff公司为葡萄牙提供了一台能生产大型聚苯乙烯（XPS）海绵板的带宽幅机头600的新型挤出设备。该公司开发的宽幅挤出机生产的XPS绝缘海绵板的宽度可达1200mm。挤出机头内的流道几何形状可使熔体均匀地分布在整个宽度上。在挤出的出口处,     

熔体齿轮泵流量特性的理论分析

普通齿轮泵流量品质差,径向力大,不宜在熔体挤出对流量品质要求高的场合中应用,提出了一种适用熔体挤出的齿轮泵。应用数学分析和举例进行MTLAB软件模拟的方法,理论分析了熔体齿轮泵在4种不同齿数特征条件下的啮合位移,叠加运动规律和相应条件下流量均匀性;利用MATLAB软件模拟4种齿数条件下,流量脉动系数相应的变化规律。结果表明:当主动轮齿数Z1=4k时,其流量脉动系数及流量脉动频率与普通外啮合齿轮泵相同;当主动轮齿数Z1=4k+1和Z1=4k+3时,其流量特性基本相同,并且其流量脉动系数较普通外啮合泵有明显提高,流量脉动频率大约是普通外啮合齿轮泵的8倍;当主动轮齿数Z1=4k+2时,其流量脉动系数较普通外啮合泵有明显提高,流量脉动频率大约是普通外啮合齿轮泵的2倍。     

Numerical study of natural convection in a liquefied natural gas tank

Natural convection in a liquefied natural gas storage tank, which is caused by the heat absorption from the surrounding environment, is studied numerically by solving the conservation equations for mass, momentum, and energy with a commercial computational fluid dynamics code, FLUENT. The present numerical results show that the interfacial heat transfer rate, which is directly related to the boil-offgas generation rate, strongly depends on the liquid-solid contact area. The contribution of the heat transfer rate from the vapor region is negligible compared with that from the liquid region. The effects of the external convection coefficient, tank size, and tank shape on the flow and temperature fields and on the interfacial heat flux are quantified.     

Experimental and numerical study of piston thermal management using piston cooling jet

This research investigates the effects of piston cooling jet (PCJ) on the temperature and heat transfer of a piston. A numerical model was developed by using the computational fluid dynamic approach in which the fluid and solid domains of the piston were coupled in a three-dimensional space. Two-phase flow of oil and air was also simulated. This method was used to analyze the effects of oil velocity and piston position on the heat transfer coefficient at the bottom of the piston as the new outcomes of this study. For the experiment, combustion heat flux on the piston was simulated in a test rig, and numerical results were validated. The results showed a linear relation between the oil jet velocity and the average of heat transfer coefficient at the bottom of the piston, and a periodic correlation between the piston’s vertical position and the average of heat transfer coefficient. The average of the piston crown temperature could be reduced to about 70 K by using the PCJ system, but this cooling method could create 50 K temperature gradient in the piston.     

焊接电流影响GMAW双丝焊电弧等离子体的数值模拟研究

基于电磁学理论和流体力学理论,建立熔化极气体保护焊(Gas metal arc welding,GMAW)双丝焊焊接电弧等离子体三维数学模型,利用流体力学软件Fluent对其进行求解。重点研究焊接电流对GMAW双丝焊电弧等离子体行为的影响规律,获得了电弧温度、电流密度、热通量、磁场分布等结果。研究发现,随着焊接电流的变化,电弧等离子体形状变化显著。随着焊接电流的增大,电弧最高温度和电弧偏转角随之增大,电流密度和工件表面热通量由双峰分布转变为单峰分布,并且热通量峰值随焊接电流的增大而增大。此外,随着焊接电流的增大,磁感应强度和磁场力随之最大,磁场分布由独立两个磁场向耦合磁场转变。为有效、定量地证明模拟结果准确性,开展焊接试验,利用高速摄像监测电弧行为,利用光谱测温测量电弧温度。结果表明模拟结果同试验结果吻合良好,研究结果为合理选择GMAW双丝焊焊接电流参数提供理论依据。     

Prediction of flow stress of metallic material and interfacial friction condition at high temperature using inverse analysis

Inverse analysis is a method for determining material parameters by minimizing the difference between experimental and the finite element (FE) simulated results, such as the load-stroke curve and barreling shape of a deformed specimen using an optimum design technique. In this study, ring compression tests were conducted to predict the flow stress of materials and interfacial friction conditions. Cylinder compression tests were conducted under the same process conditions to estimate the validity of the data obtained from the ring compression tests. By comparing the experimental results with the FE simulated results, it was confirmed that flow stress and the interfacial friction condition obtained from the ring compression tests, as well as their inverse analysis, are quite reasonable. The validity of both the flow stress function and the interfacial friction condition using the above procedures was verified by the experiments.     

U型垂直地埋管换热器性能的影响因素分析

为了了解不同的设计参数对于换热器性能的影响,本文通过建立流体力学三维模型模拟了管长60²00m的地埋管换热器性能。研究结果显示,流体进口温度、流体速度和初始地下温度都对换热器性能有显著的影响,考虑到热通量和压降2个因素,推荐流速为0.5m/s。回填物和土壤的密度及比热对性能的影响小于导热率的影响。文中开发了一个简单的数学模型用于预测回填物和土壤,比热和导热率以及热通量的影响,预测结果与CFD结果高度符合。当换热器的长度从60m增加到200m,热通量下降,影响半径也变小。     

散热器翅片结构对流体流动及换热过程影响的数值仿真研究

用CFD软件FLUENT对散热器常用的平翅片和波纹翅片表面的流体流动及换热过程进行了数值模拟,获得了翅片表面的流场、温度场、压力场以及换热量、换热系数的变化规律。模拟结果表明在相同气流量的条件下,波纹翅片的压力损失比平翅片的大,平均表面换热系数及换热量均比平翅片的高,翅片的形状结构对流场分布和强化换热效果的影响较大。     

恒温型热线风速测量系统稳定性研究与试验验证

在恒温型热线风速测量系统中,当放大器增益、热线工作过热比、惠斯通桥臂电阻和偏置电压等参量配置不当时,恒温型控制回路会进入失效状态使系统不能正常工作。本文分别对上述参量引起热线风速测量系统失效的机理进行了仿真研究,结果表明：惠斯通桥臂电阻确定了系统固有稳定工作区的大小,当热线工作过热比和放大器增益配置点进入固有稳定工作区时,系统在任何工况下均能稳定工作,否则在其他参量配置不当时就会失效;提高偏置电压能使系统脱离失效状态恢复正常工作。因此,提出了基于偏置电压的恒温型热线风速测量系统稳定性控制方法。试验结果表明,基于偏置电压的稳定性控制方法能有效避免系统失效,且调节过程简单,便于提高恒温型热线风速测量系统的测量性能。     

The Influence of Bulk Plastic Flow on Lubricant Permeation from Micro Oil Pits in Metal Forming

An analysis of the oil permeation from micro oil pits under the influence of bulk plastic flow has been developed. A series of rolling experiments was conducted and the experimental results were analyzed. It is found that the bulk strain rate can reduce the resistance of asperity to permeation and change the surface finish significantly. The influence of strain rate on the nondimensional specific permeation flux, which is defined as the permeation flux per unit relative sliding velocity and width of oil pit, is also studied. The average nondimensional specific permeation flux increases rapidly with increasing strain rate. For small reduction where the interfacial pressure is small, it is easy for the lubricant to seep into the contact area. The nondimensional specific permeation flux is therefore higher for smaller reduction and is saturated when the strain rate becomes sufficiently high.     

液体喷射抛光技术材料去除机理的有限元分析

实验研究了液体喷射抛光技术的材料去除量分布特征,并利用有限元分析方法,分析了抛光头(液体柱)与工件表面相互作用时流场的分布特点。实验结果及计算机模拟的结果表明,材料去除量与射流碰撞工件后流体沿工件表面的速度有关,即材料去除量的分布与抛光液在工件表面速度场的分布有关,速度分布最大的边缘部分,材料去除量最大;相互作用区外,速度逐渐减小,材料去除量也随之渐少。该现象说明,抛光液中磨料粒子的径向流动对工件产生的径向剪切应力是材料去除的关键。     

陶瓷浆料微流挤压成形关键问题研究

利用流体力学理论,针对基于微流挤压成形的陶瓷浆料挤出过程的关键部件挤压凹模的流道形状进行了设计,使用ANSYS软件对挤压凹模出口横截面的流速和流道内部压力场的分布情况进行模拟,分析了四种不同流道形状挤压凹模内部压力场和出口流速的分布规律。研究结果为解决陶瓷浆料挤压成形工艺的难点问题提供了理论依据,具有重要的参考价值。