基于拉伸流动的串联磨盘挤出机设计与数值模拟

基于拉伸流动机理对传统串联磨盘挤出机磨盘端面形状进行了结构改进,并借助于计算流体动力学软件Polyflow对磨盘混炼段进行了数值仿真,对比分析了锥面磨盘与普通磨盘的剪切速率、拉伸速率、瞬时拉伸混炼效率和平均拉伸混炼效率及锥面磨盘间隙和凸棱高度对锥面磨盘拉伸流场大小的影响。结果表明,与普通磨盘相比,锥面磨盘形成的收敛流道内熔体粒子为无旋流,受到更大的拉伸流场和剪切流场作用,可以获得更高的瞬时拉伸混合效率和时间平均拉伸混合效率;锥面磨盘要获得较强的拉伸流场,存在最佳的磨盘间隙和凸棱高度。

多物理场耦合叶片塑化单元聚合物混合性能研究

阐述了聚合物叶片注塑成型机的结构组成和工作原理,通过叶片塑化单元转子模型及本构方程的表征,分析了该单元聚合物熔体拉伸流动特性和混合性能.结果表明,叶片塑化单元的流场为拉伸与剪切复合流场,混合指数值高达0.945,叶片两边的强拉伸流场区域黏度值较低,具有较强的拉伸作用,可以提高聚合物的塑化混合性能和熔体流动性;叶片单元的混合指数多分布在0.5～0.6之间,而螺杆元件的混合指数多分布在0.4 ～0.5之间,螺杆元件在产生拉伸流场方面远低于叶片单元;动态时叶片塑化单元的拉伸速率比稳态时的大,随着振动强度的增加,该单元拉伸速率和平均拉伸混合效率提高,但是动态时的振动强度不宜过大.因此,采用叶片塑化单元及多物理场耦合开发的叶片注塑成型机优于传统注塑成型机.

基于拉伸流动的锥面磨盘混炼过程数值模拟

基于拉伸流动机理对串联磨盘挤出机的磨盘端面形状进行结构改进,并借助Polyflow软件对锥面磨盘与普通磨盘混炼过程进行数值仿真。结果表明:与普通磨盘相比,锥面磨盘形成的收敛流道内物料粒子容易产生拉伸流动,可以产生更强的剪切流场和拉伸流场,提高了流道内熔体物料的剪切速率和拉伸速率,可以获得更高的瞬时拉伸混合效率和平均拉伸混合效率,具有更强的拉伸分散作用,流道内物料粒子的混合效果更好因,此锥面构型磨盘混炼设备可以提供更好的塑化混合效果。

Numerical Investigation on Mixing Efficiency and Exponential Fluid Stretching in Chaotic Mixing

The stretching and folding of fluid element during chaotic mixing field is studied using numerical method. The chaotic mixing process is caused by periodic secondary flow in a twisted curved pipe. Using the nonlinear discrete velocity field as the dynamical system, the present study connects the fluid particle's stretching along its trajectory in one period to a linearized time-varying variational equation. After numerical approximation of the variational equation, fluid stretching is calculated on the whole cross section. The stretching distribution shows an exponential fluid stretching and folding, which indicates an excellent mixing performance.