PMMA滚压成型的数值模拟

建立了PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)的黏弹性材料模型,以微结构的复制率作为评判依据,利用Abaqus软件研究了滚压过程中滚筒微结构和基板的几何参数对滚压工艺的影响。仿真结果表明:在相同的压印温度、压印力和牵引速度下,随着微结构直径的增大,复制率增大;随着微结构间距的增大,复制率先减小后保持不变;随着基板厚度的减小,复制率增大。     

PMMA微结构扩散板对LED面板灯光学性能的影响

通过连续挤出滚筒压印的方法制备了不同扩散粒子占比的PMMA微结构扩散板,研究了扩散板对LED面板灯光学性能的影响。研究结果表明:扩散板会降低灯具的光通量从而降低灯具效率,透过率越高效率损失越小;微结构扩散板能减小面光源的发光角,将过于发散的光聚拢,提高中心范围内的发光强度。     

光扩散剂及微结构对光扩散板光学性能的影响

通过双螺杆挤出混合及注射成型制备基于PMMA不同光扩散剂含量及表面添加微结构光扩散板。介绍了光扩散剂及微结构对光扩散板光学性能的影响。光扩散剂能降低透过率和提高雾度,不添加微结构,光扩散剂质量分数为0.8%时,试样透过率87.97%,雾度94.45%,扩散效果较好。光扩散剂含量较低时,微结构使光扩散板的雾度大幅度提高,透过率下降很小。     

挤出滚压成型工艺参数对微结构复制率的影响

挤出滚压过程中聚合物填充对微结构转印效果至关重要,直接决定制品的质量.建立滚压过程理论模型,得到各工艺参数与复制率之间的函数关系.基于正交实验优化设计法,进行挤出滚压成型工艺实验研究,获得各工艺参数对微结构复制率的影响规律,并给出各工艺参数的最优水平组合及其对复制率影响的趋势图.极差分析结果表明:对于PP材料,滚压压力和辊轮转速对复制率的影响较大,挤出机口模温度的影响相对较小.     

微结构几何参数对注射成型质量影响

借助于数值模拟方法研究微结构几何参数与注射成型质量之间的相互关系.研究结果表明,宽厚比增大,微特征结构的注射充填率增大；高厚比增大,微特征结构的注射充填率减小；微特征结构与浇口的距离越大,注射充填率越大.研究还发现,剪切应力、翘曲变形量分布与微特征结构的高度无关,主要取决于微特征结构的宽度及其与浇口的距离.     

超薄导光板压印工艺的模拟与实验分析

以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基片,采用一种上下模差温热压印的方法,制备具有双面微结构的超薄导光板。利用Deform~2D软件对压印过程中上模温度、下模温度和压强进行了有限元模拟,分析了不同工艺参数对双面微结构复制质量和聚合物成型情况的影响。以微结构的复制率和照度均匀度为评判依据,通过具体实验对模拟结果进行验证并得到了合适的工艺条件。结果表明:Deform~2D软件对导光板加工工艺参数的模拟与实验情况较为一致,当上模板温度为113℃,下模板温度为100℃,压强为11 MPa时,超薄导光板的结构复制率可达90%以上,照度均匀度可达72%。     

注射压缩成型工艺对聚合物表面连续性微结构精度的影响

采用正交实验法研究注射压缩成型的工艺参数对微结构成型精度的影响,正交试验结果显示:影响微结构成型精度的主要因素是压缩距离和压缩速度。对于压缩距离的增大,型腔内的熔体温度会有下降再上升的规律;压缩速度的变化对入口处的转换压力产生影响,速度越大,转换压力越大,需要更高的锁模力才能实现微结构的填充。     

微结构扩散膜光化学制备工艺

介绍了一种新的微压印工艺,采用光固化微压印代替传统的成型方法进行微结构光扩散膜的制备,研究了制备工艺对微结构扩散膜的影响,探索了不同压力(分别为1. 5、2、2. 5、3、3. 5 N时)对光扩散膜微结构复制度的影响。当压印压力为3 N时,微结构单元完整性良好,微结构复制度较高;探索了辐照时间(分别为3、4、5、6 s时)对光扩散膜微结构复制度的影响。当辐照时间为6 s时,光扩散膜微结构复制度良好;将预聚物百分比对光扩散膜透光率的影响进行了实验分析,在实验条件范围内,随着预聚物的百分比增大,制品透光率呈降低趋势。光固化微压印能够满足微结构光扩散膜批量化生产的要求,且相应的生产设备造价较低,降低了微结构光扩散膜的制作成本。     

COC微流控芯片注塑成型微结构复制度研究

环烯烃共聚物(COC)材料具有比聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)更加优良的光学性能、尺寸稳定性与极低的吸水性。以具有微结构的塑件——微流控芯片为研究对象,利用单因素和正交试验研究COC材料注塑成型过程工艺参数对微结构复制度的影响规律并加以分析。结果表明:熔体温度对其微通道的复制度影响最大,是影响微通道复制不完全的主要因素;注射压力和模具温度次之;保压压力和注射速度的影响较小。     

旋转圆盘式膜组件内压力场的数值分析

使用计算流体力学软件FLUENT,采用二维非定常N-S方程作为控制方程,湍流模型选用RNG κε模型,数值模拟了旋转圆盘式膜组件内压力场,考察了旋转速度、旋转板半径、垫板长度、支撑层厚度和膜渗透性对局部跨膜压力和反压的影响.模拟结果表明,随着转速的增加,局部跨膜压力增大,减小旋转板半径,增大支撑层厚度能减小板末端处的反压,在旋转板半径为6.7 cm,支撑层厚度为0.45 cm,膜渗透性为2.9×10-12 m2时,反压消失;其余参数对反压的影响不大.     

工艺条件对聚碳酸酯微针成型的影响

通过模具上下模板差温的方法,以聚碳酸酯(PC)片材为基板,在热压印过程中制备了聚合物微针,研究了制备过程中,模具上下模板温度、热压印压强、热压印时间等工艺参数对微针平均长度和微结构复制率的影响。结果表明:模具上模板的合理温度(80℃左右)有助于减少压印时间和降温时间;下模板温度对微结构成型具有决定性的作用,只有在下模板温度大于154℃的条件下,才能压印出符合要求的聚合物微针;热压印压强在8～12 MPa的范围内与微针成型效果的关系呈正相关;随着压印时间的增加,微针的平均长度变长,通过控制合理的时间,微针的平均长度基本上能够达到模具上微针的长度,复制率大于95%。     

180°矩形弯管流场的实验测量和数值模拟

对180°矩形弯管内的湍流流场用智能型五孔球探针进行了测量，同时采用FLUENT 6.2对其进行数值模拟。流场测量和数值模拟结果表明：180°矩形弯管由于流体旋转产生的离心力导致了弯管内压力分布的变化，使弯管内切向速度发生变化。切向速度在流体开始旋转0°~60°区间内侧的速度增大、压力减小，外侧的速度降低、压力增大；当转过60°截面后，外侧的速度增大、压力减小，内侧的速度降低、压力增大。     

不同硫化氢浓度下的天然气管道泄漏扩散数值模拟

针对含不同硫化氢浓度天然气的泄漏扩散问题,采用Fluent软件进行了相应的数值模拟。模拟结果表明:泄漏气体在泄漏喷射最大轴中心处泄漏的速度最大,离轴越远速度降低越快;随着硫化氢浓度增大,气体泄漏速度降低到大小相同时所需射流高度将减小;泄漏气体中硫化氢浓度越大,其扩散危险区域范围就越大。通过数值模拟得出的相关规律对实际安全生产和应急救援提供了一定的理论依据。     

PMMA在类固态微热压印过程中冷却速率与松弛速率的规律分析

通过选取若干温度对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)试样进行应力松弛实验,结合实验数据,建立松弛速率-温度(p-T)指数模型,计算不同T下PMMA的p和松弛时间常数(τ);以积分的形式建立起可连续求解的聚合物松弛应力变化率-冷却速率[σ_Δ(t)-v(t)]模型,求解不同v(t)下聚合物的σ_Δ(t),同时进行prism微结构类固态热压印实验,通过比较模型计算结果与微结构复制率,验证σ_Δ(t)-v(t)模型的实用性。结果表明,随着v(t)的提高,σ_Δ(t)越来越小,内应力松弛的更加充分,微结构的成型精度越高。     

基于相关光声技术的纳米SnO2热扩散率的测量

提出了利用相关光声技术测量材料热扩散率的方法,利用该方法对不同退火温度和成型压力下的纳米SnO2的热扩散率进行了测量。实验结果表明,纳米SnO2的热扩散率随退火温度升高和成型压力的增大而减小。     

混合气体在聚合物注射成型保压阶段中扩散的分子动力学模拟

构建了含有氧气、氮气分子和聚合物聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）高分子链的单元模型,并通过能量优化、退火等处理使其接近保压阶段状态,然后改变温度或压力进行分子动力学模拟,探讨微观尺度下混合气体（氧气和氮气）在聚合物PMMA中扩散的情况;并探讨了混合气体分子间相互作用的影响。模拟结果表明,随着温度或压力的增加,氧气和氮气在PMMA内的扩散系数增大;当温度或压力增大到一定程度时,扩散系数几乎不变,逐渐达到扩散平衡;模拟过程中发现气体分子在聚合物中的扩散过程中具有协同效应,混合气体的扩散系数大于纯气体的扩散系数。     

不同形状喷嘴的射流流动与卷吸特性

在不同雷诺数下,基于ANSYS Fluent 6.3软件对圆、椭圆、正方、十字、三角5种形状喷嘴的射流卷吸特性进行数值模拟,分析了轴向射流时均速度分布. 结果表明,三角形喷嘴的射流轴向最大时均速度最大,不同形状喷嘴的射流轴向最大时均速度均随轴向位置增大呈幂函数关系衰减;射流穿透深度与雷诺数和弗劳德准数存在多元线性关系;随轴向位置增大,射流横截面形状由初始段内喷嘴形状逐渐向圆形转化并最终扩展为圆形边界;射流轴线速度半值宽随轴向位置增加呈线性增大趋势,三角形喷嘴的卷吸率是十字形喷嘴的1.92~2.32倍.     

注射保压过程中O2/N2分子在PMMA熔体内部的扩散行为

研究了注射成型保压过程中,不同工艺条件下O2/N2混合气体在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）聚合物内部的扩散行为。针对注射成型工艺特点,将注射保压阶段的低分子扩散简化为不同温度条件下的准静态扩散行为;建立了包含O2/N2气体和10条聚合度为10的全同立构PMMA链团的扩散映射模型。经能量最小化及退火算法实现了扩散模型的能量初始化;基于COMPASS力场,实现了O2/N2混合气体在PMMA熔体内部扩散的分子动力学模拟实验。结果表明,O2和N2的扩散系数均随温度的升高而增大,且同一温度下,O2比N2更容易扩散;不同温度下O2和N2的均方位移函数（MSD）对数lg(MSD)与时间对数lg(t)关系曲线的斜率（n）都接近于1,符合Einstein扩散机制。     

霍戈文燃烧器阻流板的数值模拟

运用CFD软件CFX对热风炉燃烧器的阻流板情况进行了数值模拟,讨论了设置阻流板的重要性和阻流板位置对煤气出口通道速度场的影响.结果表明,设置阻流板能够在一定程度上均匀速度分配,但阻流板处于中心位置时,煤气出口截面速度的偏析情况仍然较为严重.左移阻流板100mm时,速度均匀度降低,出口截面的最大速度差增大了2m/s.右移100mm时,速度均匀度大大增加,最大速度差由12m/s减小到4m/s,从而提高燃烧效率.     

橡胶废水烟道喷雾蒸发特性研究

针对橡胶废水烟道喷雾蒸发技术,采用数值模拟方法研究液滴群蒸发特性的影响因素。结果表明:随着烟气流速的增大,液滴完全蒸发时间缩短,蒸发率提高,液滴完全蒸发距离呈先增大后减小的趋势;烟气温度越高和烟气水蒸气含量越小,液滴传质速率越快,液滴群蒸发特性越好;随着进料流量的增大,液滴完全蒸发时间缩短,液滴完全蒸发距离呈减小趋势,且有一段变化较平缓;进料温度对液滴群蒸发特性影响不明显。