带有矩形嵌件薄壁型腔内熔接过程动态模拟

为了准确模拟具有对称结构的带有矩形嵌件的薄壁型腔内熔接线的动态形成过程,采用Level Set/Ghost方法追踪充填阶段聚合物熔体前沿界面。引入具有高阶精度且数值稳定无振荡的5WENO（the fifth order weighted essentially nonoscillatory）格式对Level Set/Ghost方程进行数值求解,耦合求解物理量控制方程的一般差分格式实现熔接过程的动态模拟。数值算例对整个流场的压力、温度及速度进行了分析和讨论,并将熔接区域的压力、温度和非熔接区域的压力、温度进行了比较。数值结果与理论分析结果一致,且与前人数值结果相比有很好的精度。     

Maxwell流体不可压缩流动稳定性的多尺度分析与数值模拟

本文对Maxwell流体小尺度不可压缩周期流,通过多尺度分析获得控制扰动流的大尺度均场方程和紧凑形式的四阶有效张量.对稳态平行流,通过对均场方程中均匀化算子的特征值进行理论分析,得到控制大尺度扰动流稳定性的临界粘性系数.然后对不同参数和初始条件,采用基于同位网格改进的SIMPLEC算法对均场方程和大尺度扰动流控制方程进行数值模拟,验证了多尺度理论预测的正确性,从而说明了本文所用多尺度分析方法和数值算法的有效性和可靠性.     

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。     

熔体充模过程动态模拟及流场分析

将Level Set／Ghost方法应用于聚合物成型研究，实现了非等温情况下注射成型聚合物熔体充模阶段的动态模拟；得到了正确的流线分布和不同时刻的温度、压力等值线分布。对Level Set／Ghost方程的求解，空间方向采用高分辨率、稳定且无振荡的5WENO（the fifth—order weighted essentially non—oscillatory）格式进行离散，时间方向采用稳定的TVD-RK（total variation diminishing Runge Kutta）方法进行离散。物理量控制方程采用一般的有限差分格式进行数值求解。结果表明，Level Set／Ghost方法可以准确追踪非等温聚合物熔体前沿界面的位置，并能精确描述前沿界面的形状，同时可以实现动态流场物理量的准确模拟。