塑料圆形管材挤出胀大的数值模拟

挤出胀大是塑料圆形管材生产过程中不可避免的一种现象。在实际生产中,目前主要采用传统经验试差方法设计挤出口模,缺乏相关的理论研究及指导。本研究针对管材挤出工艺,建立了几何模型和数学模型,采用稳态不可压缩流体流动的有限元模型,模拟了PTT流体经过圆环口模挤出胀大现象。采用罚有限元将连续性方程引入动量方程,减少了同时计算的变量数,有效提高了计算效率。模拟结果表明,口模出口处聚合物熔体表面第一法向应力差急剧增大。口模尺寸一定时,聚合物的挤出胀大率随体积流量的增大而增大。同时也系统分析了口模尺寸对挤出胀大的影响规律。模拟结果对实际生产中的模具设计具有一定的指导意义。     

微孔泡沫塑料制备工艺及其研究进展

介绍了微孔泡沫塑料的制备工艺,详细讨论了目前最常用的超饱和气体法中的间歇成型法、连续挤出成型法和注射成型法等3种成型工艺及研究现状。最后指出控制泡孔形态和尺寸是制备微孔泡沫塑料的关键,如何制备出泡孔尺寸小、泡孔密度大、泡孔均匀的微孔泡沫塑料是目前微孔发泡研究工作的主要目标。     

气泡在聚合物内长大过程的等温有限元模拟

针对气泡在聚合物熔体内的等温长大过程,建立了其几何模型和有限元模型;采用幂律型流体本构关系描述聚合物流变性质;对控制方程进行无量纲化处理,采用Galerkin方法对对流扩散有限元控制方程进行数值求解;采用隐式差分法对扩散方程中的时间导数项进行离散,并在每个时间步进行网格重划分,确保计算结果的可靠性。计算获得了聚合物内发泡剂浓度分布规律及不同的特征无量纲量对气泡长大过程的影响。     

超高摩尔质量聚乙烯薄膜挤出成型有限元模拟

建立了超高摩尔质量聚乙烯(UHMWPE)薄膜熔体挤出成型有限元模型,采用鱼尾式机头设计了厚度为1mm、幅度为100 mm的UHMWPE薄膜挤出模具,基于有限元软件Polyflow对挤出流道内熔体的流动开展了有限元模拟,采用不同几何模型分别获得了流道内熔体速度和压力的分布规律。分析了有无阻流块、有无稳流区和不同长度成型区对流动的影响,获得了阻流块高度、稳流区长度、成型区长度对挤出成型的影响规律和影响效果,对UHMWPE薄膜挤出口模设计给出了建议。     

气泡在幂律流体中长大过程的有限元数值模拟

针对幂律型流体,建立了气泡在有限聚合物熔体内长大过程的有限元模型。气泡内气体遵守理想气体定律,且气泡边界处发泡剂浓度与气泡内气体压强符合亨利定律。采用Galerkin方法对有限元控制方程进行求解,并编写了计算程序。采用隐式差分法对扩散方程中的时间导数项进行离散,确保了数值计算的稳定性。采用幂律型流体本构关系描述聚合物流变性质,计算了不同材料的物性参数和工艺参数对气泡长大过程的影响。     

基于Navier滑移模型的聚合物挤出成型有限元模拟

基于聚合物挤出成型过程中壁面滑移机理,采用Navier滑移模型,利用有限元方法对聚合物挤出过程进行了数值模拟。基于微观壁面滑移机理对壁面滑移进行了理论分析,获得了不同滑移系数对熔体的速度、剪切速率和压力的影响规律。研究结果表明:随着壁面滑移系数减小,熔体在模具出口截面的速度梯度减小,熔体出口速度逐渐趋于一致,逐渐呈柱塞流;熔体剪切速率和剪切应力减小,靠近壁面的大分子间出现解缠,或与壁面吸附力减弱,熔体滑移程度增强,熔体内速度梯度减小;熔体流动所受的阻流作用减小,压力降减小,有利于熔体流动。     

聚合物T型材挤出成型过程有限元模拟

本文采用聚合物加工理论和有限元方法,建立了聚合物异型材挤出模拟的有限元模型,模拟了聚合物T型材挤出成型过程,获得了聚合物熔体在模具内的速度场、温度场、压力场和应力场分布,分析了模拟结果对成型过程的影响,预测了成型过程中可能出现的缺陷,给出了模具和工艺设计的合理化建议。模拟结果揭示了聚合物T型材挤出成型过程的一般规律,对于模具和工艺设计具有直接的指导作用;所建立的数学方法和获得的模拟结果对于聚合物异型材挤出具有通用的指导意义。     

配电网重构及电容器投切综合优化方法

提出了以网损最小为目标的配电网重构及电容器投切综合优化方法。采用有效减小生成树数量法进行网络重构,确定网损小于参考网络损耗的辐射状网络;利用改进电容器投切作用范围法进行电容器投切,避免了交替迭代算法只对网损最小生成树进行电容器投切的问题。电容器投切后,根据支路交换法的网损估算公式判别电容器有投切网络是否需要重构,提高了计算效率。IEEE 69节点算例验证了方法的有效性。     

PET薄膜挤出成型有限元模拟和阻流分析

设计了厚度为0.12mm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜衣架式挤出流道,使用有限元软件模拟了聚合物熔体的流动规律,获得了流道内部的压力场、速度场和温度场的分布,分析了阻流设计对流场的影响。研究表明,流道结构对压力分布影响显著,对速度、温度分布影响不明显;流道阻流部分尺寸较小的改变,会引起流道内部熔体压力较大的变化,易导致挤出成型过程的不稳定,从而显著影响产品质量。此外,挤出流量对流场压力分布影响很小。     

数值模拟黏弹流体通过椭圆环模具的挤出胀大

The numerical simulation of extrudate swell is significant in extrusion processing.Precise prediction of extrudate swell is propitious to the control of melt flow and the quality of final products.A mathematical model of three-dimensional(3D)viscoelastic flow through elliptical ring die for polymer extrusion was investigated.The penalty function formulation of viscoelastic incompressible fluid was introduced to the finite element model to analyze 3D extrusion problem.The discrete elastic viscous split stress(DEVSS)and streamline-upwind PetrovGalerkin(SUPG)technology were used to obtain stable simulation results.Free surface was updated by updating the streamlines which needs less memory space.According to numerical simulation results,the effect of zero-shear viscosity and elongation parameter on extrudate swell was slight,but with the increase of volumetric flow rate and relax time the extrudate swell ratio increased markedly.Finally,the numerical simulation of extrudate swell flow for low-density polyethylene(LDPE)melts was investigated and the results agreed well with others’work.These conclusions provided quantitative basis for the forecasting extrudate swell ratio and the controlling of extrusion productivity shape.