涤纶高速纺丝中纺丝动力学的初步研究

<正> 纺丝过程中力场、温度场、速度场的研究是纤维成形研究中十分重要的一环。众所周知,纺丝过程中的可纺性、所得丝的性质、丝的均匀性等是由高分子性质和纺丝条件所决定的。工业生产中十分重要的一点,就是     

气辅注射成型矩形腔中熔体流动的数值模拟

应用Hele-Shaw物理模型和改进的Ｃross流变模型对辅助射成型过程中充填区域内熔体的流动进行数值模拟,采用控制体积法对充模过程中的熔体前沿、熔体－气体边界进行跟踪,运用有限元／有限差分混合数值方法求解气体注射阶段的速度场、压力场、温度场,以图表的形式列举了不同时刻压力场的分布和充模过程中的流线图。在计算过程中,采用压力场和温度场耦合的方法。     

入口速度振动对单管挤出口模熔体流动的影响

研究了塑料挤出过程中入口速度振动对挤出口模内熔体流变性能的影响规律。基于计算机流体力学理论,利用FLOTRAN软件对单管口模成型段熔体流动过程进行数值模拟,分析了振动力场作用下与稳态加工成型中口模成型段熔体压力场、速度场及温度场的分布情况。研究表明,沿熔体流动方向上叠加一个正弦振动的入口速度时,挤出压力、温度是周期性变化的;振动速度的引入可以提高挤出速度、降低挤出压力、加剧黏性生热,同时也能提高口模体积流率,而且随着振动幅值的增大,效果越来越明显。     

GLS/GGLS/SUPG在三维注射成形充填模拟中的应用

塑料注射成形充填模拟中,采用GLS(Galerkin/least-squares)法能实现速度、压力同次插值时稳定地求解速度场、压力场,在能量场方程的求解中采用GGLS(Galerkin gradient least-squares)/SUPG(streamline upwind/Petrov-Galerkin)法能得到稳定的温度场数值解,其中SUPG法抑制对流占优导致的数值震荡问题,GGLS法消除由于小扩散系数造成的虚假温度升高。由GLS法、GGLS/SUPG法建立的速度、压力、温度求解的稳定有限元计算格式,实现了对注射成形充填模拟。模拟结果表明,采用GGLS法,温度场模拟结果更加合理,由GGLS/SUPG法获得了充填过程中稳定、准确的温度场,并采用GLS法正确地模拟了熔体速度、压力及流动前沿。     

三螺杆动态混炼挤出机制备TPV的力学性能研究

在振动力场作用下的三螺杆动态混炼挤出机上,采用硫磺硫化体系对不同配比EPDM／PP共混物进行动态硫化实验。通过调节螺杆振动参数(频率和振幅)改变加工过程中振动力场的振动强度,探讨了振动力场对 EPDM／PP共混物力学性能的影响规律。结果表明:振动力场的引入可以使热塑性硫化体系(TPV)拉伸强度最大提高23％,100％定伸应力最大提高20％,断裂伸长率最大提高28．7％;而振动力场的施加使得TPV材料的永久变形增大,说明其弹性下降,另外对硬度影响不大。     

FLUENT软件模拟管壳式换热器壳程三维流场

基于各向异性多孔介质与分布阻力模型、修正k-ε模型和壁面函数法,对普通管壳式换热器壳程流体的流动与传热,利用FLUENT软件进行了三维数值模拟。计算了不同流体初速下,管壳式换热器壳程的速度场、温度场和压力场,计算结果与实际情况相符,得到了有参考价值的结论。     

沥青发泡腔结构参数对腔内流场的影响

基于沥青发泡的原理和行为特点,采用单因素分析法用CFD软件模拟了腔体内沥青发泡的过程,分析了腔体容积、沥青入口尺寸、泡沫沥青出口尺寸对腔体内部温度场、压力场和速度场的影响规律,并运用灰色系统理论探寻主要结构参数与腔内流场间的数值关系. 结果表明,腔体容积为2V、沥青入口为0.71Q、泡沫沥青出口为0.75D(V, Q, D分别为三者的基准尺寸),可获得适宜的沥青发泡腔体内部流场;腔体容积、沥青入口尺寸、泡沫沥青出口尺寸与腔内压力场的关联度分别为0.56, 0.64, 0.53,与腔内速度场的关联度分别0.68, 0.71, 0.72,与腔内温度场的关联度分别为0.75, 0.71, 0.70,沥青入口尺寸是影响腔内压力场和温度场的主导因素,泡沫沥青出口尺寸是影响腔内速度场的主导因素.     

双螺杆螺棱侧间隙纯拉伸力场效应研究

采用广义牛顿粘度公式，得到了振动力场作用下的异向双螺杆挤出机螺棱侧间隙内的速度分布近似解析解。引入右Cauchy-Green张量分析了间隙内的界面拉伸量，发现当两根螺杆反相位振动时，螺棱侧间隙内存在纯拉伸力场，而且界面在拉伸过程中存在着振荡效应。扫描电镜（SEM）试验结果证明了振动力场的引入将提高挤出样品低密度聚乙烯（LDPE）／CaCO3的分布与分散混合效果。     

扭曲椭圆管换热器的数值模拟及场协同分析

为了分析换热管几何参数对扭曲椭圆管换热器管程和壳程的传热与压降性能以及场协同关系的影响,今运用Fluent 6.3.26对不同几何参数的扭曲椭圆管换热器的管内和管外对流传热进行了数值模拟,并编写UDF程序计算温度场与速度场的夹角,即场协同角。结果表明:Realizable k-ε模型相对更好地模拟出扭曲椭圆管换热器管内和管外的流场和温度场,努赛尔数Nu以及摩擦系数f与实验结果的差别都在5%以内。在扭曲椭圆管换热器的管程和壳程,Nu和f都随着扭曲椭圆管长短轴比的增大而增大,随着扭矩的减小而增大。基于场协同理论分析,协同角随Re的变化不大,但不同几何参数的扭曲椭圆管管内和管外的协同角都存在差异,二次流的出现优化了速度场以及温度场分布,减小了速度场以及温度梯度场之间的夹角,实现强化传热。     

振动力场对m-PE-LLD薄膜拉伸强度的影响

使用电磁动态吹膜机组加工m-PE-LLD薄膜,将振动力场引入到塑化挤出的全过程,考察了振动力场对m-PE-LLD薄膜拉伸强度的影响。研究发现,振动力场的加入使m-PE-LLD吹塑薄膜的横向强度增大、纵向强度减小,纵、横向拉伸强度趋于均匀。振动力场对PE-LD和PE-HD的拉伸强度的影响具有相似的规律,初步的分析机理认为:振动力场引入后,聚合物熔体同时受到轴向和周向的作用力,分子链会沿两个作用力的方向进行排列,形成网格化排列的结构,从而使薄膜纵、横向强度趋于均一。     

脱硫喷淋塔内部工作场的数值模拟

为了获得单入口烟道脱硫喷淋塔内较为理想的工作场,从不同的烟道入口角度,利用Fluent软件对600 Mw喷淋塔内部场特性进行了数值模拟。本模拟从速度、温度和压强三个方面分别对比喷淋塔的内部特性。模拟结果表明:在入口角度θ为15℃时,喷淋塔内部流场和温度场相对均匀,能达到较为理想的流场和温度场分布。     

力场下聚合物的结晶行为研究进展

介绍了聚合物在力场作用下结晶行为的研究进展;概述了不同力场(剪切、拉伸、振动)对聚合物结晶形态和结晶动力学的影响;重点论述了剪切力场下,剪切速率、剪切方式、分子量和分子量分布等对聚合物成核和生长的影响,简述了拉伸、振动对结晶的影响。认为力场的加入对聚合物的成核和晶体生长都有促进作用。     

聚丙烯共注射成型柱晶形成判据研究

以等规聚丙烯为原料,改变共注射成型中芯层熔体的注射速度,可获得不同工艺成型的试样,对试样进行结晶形貌观测,结合数值分析获得温度场、速度场、剪切力场,从能量变化角度,建立了共注射成型过程中柱晶形成的判据。结果表明,共注射成型制品存在模具—壳层、壳—芯层2个明显的剪切区,剪切处成型冷却过程中,易形成柱状晶体;对于板状共注塑试样,根据判据公式,其量化的柱晶形成条件为［170, 222］、［252, 458］。     

浮法锡槽内保护气体的三维数值模拟

本文建立了浮法玻璃锡槽内保护气流场(速度场)、温度场的数学模型，利用计算机对数学模型进行了数值计算。得到了保护气体在锡槽内的速度场、温度场，并且研究了玻璃拉引速度及冷却水包变化对保护气体速度场、温度场的影响。     

水热管等温特性的数值模拟分析

为了研究水热管内腔里的温度均匀性,进行了水热管内腔的温度场和速度场的数值模拟。建立了包括管壁、吸液芯及内腔里的液体水和水蒸气3个耦合传热区域的水热管数理模型,采用VOF模型对水热管内部的流动与传热传质过程进行了数值模拟分析,得到了水热管稳定运行时的温度场和速度场分布,并探讨了加热温度、加热段长度和充液量等参数对热管内腔温度场分布的影响规律,计算结果与实验结果的对比结果表明两者能够较好吻合。本文研究结果可为水热管的设计、运行和改进提供理论依据和参考。     

全氧燃烧玻璃窑炉火焰空间的数值模拟

利用CFD软件FLUENT,通过加载k-ε湍流模型、渦耗散反应模型与DO辐射模型,采用数值模拟的方法对一座全氧燃烧玻璃窑炉的火焰空间进行计算,从而获得了实际工况下火焰空间的温度场、速度场及压力场.分析表明,喷枪口的错排有利于火焰空间温度场的均匀分布,适当抬高火焰空间碹顶的高度可以降低烟气对碹顶的冲刷.同时,降低火焰空间水蒸气的浓度,可以有效延长窑炉的使用寿命.     

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。     

旋风分离式油烟净化器原理分析及其数值模拟

对现代油烟净化技术中的新型旋风分离式油烟净化器进行动力学分析、内部流场模拟,获得净化过程的受力情况及装置内部速度场、压力场,由此对影响净化效果的设计参数和操作条件进行分析、优化以获得最佳效果。结果表明,适宜的筒体直径和筒体高度有助于实现流体在旋转运动过程中最大限度地分离;适宜的入口流速和流体所处温度环境也是提高净化效果...     

扁平轮胎硫化工艺温度参数的确定

硫化是轮胎生产工艺的一个重要步骤,直接决定轮胎的力学性能,是生产中耗能最多的一个环节。传统的扁平轮胎硫化工艺没有考虑后硫化的作用,这可能造成能源的浪费。前期的有限元模拟表明传统的硫化工艺造成了大部分胶料的过硫化。为了找到改进硫化工艺的方法,本文研究了硫化参数对胶料温度场和硫化程度场的影响。硫化参数包括热源温度、硫化时间和预热温度。相对应这三个因素,用ABAQUS有限元软件建立三维模型做了三组对比模拟,结果表明对温度场影响最大的是热源温度,最低的是预热温度;对硫化程度影响最大的是热源温度,最低的是硫化时间。根据数据分析提出了最优的工艺参数。     

搅拌釜内流场实验研究与数值模拟的进展

概述了搅拌釜内流场实验研究与数值模拟的进展,介绍了速度场、混合时间、循环流量和温度场的各种测量方法,同时就搅拌釜内流场数值模拟中涉及的各种湍流模型以及旋转桨叶的处理方法进行了对比分析。最后指出传热特性、多相流以及多参数耦合数学模型是搅拌釜研究的重点。