同步转子密炼机混合效率的数值模拟研究

利用CFD软件Polyflow对banbury转子和roller转子的两种密炼机内熔体流场进行二维数值模拟.利用粒子跟踪法对两种类型转子密炼机的分散混合性能、分布混合性能、线拉伸以及混合效率进行了统计和比较.结果表明,由于roller转子截面的棱数多于banbury转子,在相同周期内,roller转子密炼机对熔体的剪切与拉伸作用次数多于banbury转子密炼机,因而提高了拉伸速率和剪切速率,roller转子密炼机具有较高的分散性和分布性混合效率.     

啮合方向对差速非等径双转子挤出机混合能力的影响

利用Polyflow软件对非等径料腔内差速螺旋双转子间熔体流动进行数值模拟,比较了同向和异向双转子二维端面的混合行为。 结果表明,3∶1差速转子混合指数在介于0.5和1之间的约占88 %,拉伸作用强;同向差速的分布混合效果更好;同向双转子料腔内高速分布范围宽,流场内不均匀度大,更加利于流体的相互交换;异向的啮合区压力和剪切速率更大,分散能力更强。     

双转子连续混炼机混合过程的统计学分析

利用Polyflow软件,对聚合物熔体在双转子连续混炼机内的混合过程进行了统计学分析。通过计算转子转过不同角度时的三维等温拟稳态流场,采用粒子示踪分析（PTA）方法,对聚合物熔体在双转子连续混炼机内的动态混合过程进行了可视化模拟;在此基础上对1000条粒子的运动轨迹进行统计学分析,得出了停留时间分布、累积最大剪切速率分布、百分比粒子所受的剪切速率随时间的变化等参数,并分析了其对双转子连续混炼机混合性能的影响。     

转子相对旋转方向对双转子混合器混合性能的影响

在双转子混合器内将聚丙烯/红色色母粒进行共混,并利用数字图像处理方法计算共混物中红色度分布的均匀性,用以表征混合器的混合性能。分析了不同转子相对旋转方向下混合器内示踪粒子运动轨迹和物料的速度场分布。从示踪粒子轨迹角度揭示了粒子在混炼腔内不同的运动形式;从速度场分布角度揭示了不同转子相对旋转方向下混合器的混炼机理。研究发现两转子同向旋转模式下,由速度场分布引起的持续沿混炼腔轮廓交换形""运动更有利于促进混合器左右两腔中物料的相互交换,提高混合器的混合性能。     

Cam转子密炼机混沌混合特性影响因素分析

建立了Cam转子密炼机二维流动有限元模型,采用网格重叠技术,对密炼机瞬态混炼流场进行了数值模拟。在此基础上,结合Poincaré截面、平均对数线拉伸、Lyapunov指数等参数对混沌混合进行定性及定量表征;研究了转子中心距、初始相位角及转速等因素对Cam转子密炼机流体混沌混合强度的影响。结果表明,转子中心距、初始相位角及转速等因素直接影响混炼流场的混沌混合强度;增大转子中心距、改变初始相位角、提高转速等方法可强化混炼过程的混沌混合,提高流体的混合效率。     

不同初始相位角同步转子密炼机混炼流场的有限元模拟分析

基于粘弹性流体模拟软件POLYFLOW对不同初始相位角同步转子密炼机的混炼流场进行三维动态模拟,采用粒子轨迹示踪法并结合统计学后处理软件POLYSTAT对粒子运动轨迹进行统计分析,以粒子分布状态、粒子拉伸长度自然对数平均值和平均混合效率为特征参数对流场进行定量分析和对比。结果表明,采取0°初始相位角布置的同步转子密炼机的混炼分散效果最好。     

Banbury和Roller转子密炼机局部和全局混合特性

采用有限元法,利用Polyflow软件计算了Banbury和Roller两种转子密炼机检测线的速度、剪切速率和混合指数分布,对比分析了两种转子的局部混合特性。通过计算停留时间分布、对数拉伸率、平均混合效率和粒子束分布指数等混合参数,对比分析了两种转子密炼机的全局混合特性。在此基础上,研究了具有典型运动规律流体粒子的动力学特性,分析了密炼机流体的位移和速度突变产生的受力和混合突变特征,为深入理解密炼机流体的复杂混合机理提供了一定的理论参考。     

基于数值模拟的静态混合器混合性能对比

构建长度、直径相同的SK、SX型静态混合器,利用Polyflow软件模拟低密度聚乙烯(LDPE)熔体在静态混合器内的流动情况,得到2种静态混合器的示踪粒子分布图、压降、分离尺度等参数,分析了流量对压力和分离尺度的影响,以及分离尺度下降一半,2种静态混合器所需的压降和流程长度。结果表明,随流程长度的增大,SX型静态混合器的粒子分布更加均匀,分离尺度更小,在出口处分离尺度约为SK型的1/3;当流量增至初始值的10倍时,SK和SX型的压降分别增至原来的7.4和4.7倍,两者出口处的分离尺度分别变化了8.3%和60%;随着混合过程的进行,分离尺度每下降1/2,所需压降及流程长度逐渐增大。     

不同转子构型的部分充满密炼机胶料流场数值模拟

使用软件Fluent对Banbury和Roller转子部分充满状态下的密炼机胶料流场进行二维等温数值模拟.研究结果表明:Roller密炼机流场更加频繁地经历最大剪切应力,两转子间的交换更加剧烈,胶料流动更复杂;Banbury 密炼机流场的平均混合指数略大于Roller密炼机,但所需要的扭矩输入较大.     

周期性变截面微通道结构参数对流体流动和传热的影响

周期性变截面微通道扇形凹穴的设计,使通道内流体流动分为等直径流速型和弧形流速型,因此微通道的等直径段和弧形段的长宽度等结构参数对流体流动和传热有重要影响。针对周期性变截面微通道单相液体流动与传热特性,利用计算流体力学(CFD)模拟与分析软件进行了三维数值模拟。模型采用有限体积法离散、SIMPLEX算法进行层流计算。分析结果显示,等直径段和弧形段的长宽度等结构参数对周期性变截面微通道流体流动特性和传热特性有重要影响。在本文的模拟条件下,u=4 m·s^-1时,其最佳结构参数范围为0.151/L₂<2,1.42/W₁<2.1。     

啮合型连续混炼机转子混炼特性的研究

介绍了几种混炼元件的混炼特点。在建立啮合连续混炼机转子的三维非牛顿等温流场模型的基础上,利用ANSYS软件对转子流场进行数值模拟,并对流场特点进行了分析。讨论了操作条件对转子混炼性能的影响。     

同步转子密炼机转子转速对混炼过程影响的研究

密炼机转子转速是密炼机重要参数之一,它直接影响到密炼机的生产能力、功率消耗和炼胶质量。就2棱、3棱和6棱同步转子转速的变化对混炼过程的影响进行了分析研究。实验证明,不同转子的转速变化对混炼过程的影响是不同的。     

转子结构和工艺参数对双转子连续混炼机混合性能的影响

利用POLYFLOW软件,对聚合物熔体在双转子连续混炼机混炼段的拟稳态流场进行数值模拟,采用粒子示踪分析方法对物料所经历的流场特性进行统计学分析。得到了平均剪切应力、停留时间分布、累积最大拉伸速率等参数,通过其分析了转子结构和工艺参数对双转子连续混炼机混合性能的影响。结果表明,转子转速的提高使得物料所经受的剪切和拉伸作用增强;喂料速率的提高,使比剪切速率减小,物料在混炼段的停留时间变短;螺棱交汇区长度减小,流场中的剪切作用增强,螺棱交汇区长度和螺棱包角对停留时间分布的影响不大。最后对数值模拟的结果进行试验验证,结果基本一致。     

转子间隙对调距式密炼机的影响

通过2种调距式密炼机(剪切型调距式密炼机和啮合型调距式密炼机)的对比实验,讨论了转子间隙的变化对密炼机各项性能参数和混炼胶性能的影响.     

双转子连续混炼机中的混沌混合行为研究

双转子连续混炼机是一种具有优异分散与分布混合特性的连续混炼设备。本文运用混沌流动理论,对双转子连续混炼机混炼流场的混沌流动特性进行了分析研究,提出了采用以物料停留时间为基准的修正Lyapunov指数来描述混合过程中发生的拉伸应变,并借助于有限元计算,得出流场绝大部分区域的修正Lyapunov指数大于零,并发现混炼流场中存在非常有利于拉伸、折叠流动的涡旋流动,赋予了双转子连续混炼机优异的分散与分布混合特性。     

双转子连续混炼机混沌型转子混合性能的研究

在提出一种新型混沌型转子结构的基础上,运用Polyflow软件对其混炼过程进行三维非牛顿等温模拟,并借助于粒子示踪法对物料所经历的流场特性进行统计学分析;分析了转子结构和工艺参数对转子混合性能的影响,同时通过共混改性实验,对转子的混合效果进行了评估和表征。结果表明,高混沌型转子的分布混合能力有较大的提高,同时保持着良好的分散混合能力;混沌型转子制备的复合材料力学性能优于经典转子;转子转速的提高可以增强混沌转子的分散及分布混合能力,适当的加料速率是保证取得较好混合效果的关键因素。     

双转子连续混炼机不同转子元件混合性能的对比研究

在普通转子的基础上设计了开槽螺棱转子和阶梯型螺棱转子,并借助聚合物加工分析软件 Polyflow分别对3种转子元件的混炼段进行了数值模拟,并对其混合性能进行了对比分析。结果表明,3种转子元件中,开槽螺棱转子的分散混合能力和分布混合能力最强,阶梯型螺棱转子的分散混合能力最差,其分布混合能力优于普通转子,但次于开槽螺棱转子;在分散混合方面,相对于普通转子和开槽螺棱转子,阶梯型螺棱转子对物料的分散能力更加依赖于拉伸作用。