嵌件平板收缩流支化聚合物黏弹行为的数值模拟

选取基于Doi-Edwards模型发展起来的XPP模型作为聚合物浓厚体系的本构关系,采用同位网格有限体积法结合数值求解的稳定化技术首先对4∶1平板收缩流进行了全域模拟,而后对聚合物成型中常见的嵌件收缩流进行了模拟。得出了4∶1平板收缩流和嵌件收缩流中流函数、拉伸量、第一法向应力差、第二法向应力差等值线的变化趋势,讨论了嵌件对聚合物浓厚体系行为的影响。数值结果表明,随着嵌件中心位置的变化,聚合物宏观信息表征量发生明显的变化,特别是收缩区上游拐角处涡的大小、形状以及嵌件后侧到收缩处拉伸量的变化非常显著。

平板收缩流动的同位和交错网格FVM模拟及比较

本文分别用同位和交错网格有限体积法模拟了4:1平板收缩流动过程,并将两种方法所得结果进行了比较分析,其中同位网格有限体积法采用动量插值方法解决速度与压力的失耦问题。算例表明,同位网格有限体积法和交错网格有限体积法对于4:1平板收缩流动过程的模拟结果吻合。这说明同位网格有限体积法不仅算法简洁、实现方便,结果可靠,而且容易扩展应用于非结构网格及高维问题的模拟。

不同收缩口模中聚合物熔体流变行为的数值模拟

挤出成型是聚合物加工工业中的一种重要成型方法。在挤出成型过程中,聚合物熔体在收缩口附近容易出现应力集中现象,从而导致最终制件的表面缺陷。以最终消除或减小表面缺陷为目的,基于数值模拟的方法,主要研究了口模的收缩外形对聚合物熔体流变行为的影响,包括具有不同收缩长度的V-型收缩口以及喇叭型收缩口。采用Rolie-Poly模型刻画聚苯乙烯熔体在4︰1收缩流中的应力-应变关系,基于有限体积法及SIMPLE算法模拟了不同收缩长度条件下,聚苯乙烯熔体在V-型收缩口模以及喇叭型收缩口模中的主应力差、第一法向应力差、伸展率和速率。数值结果表明:V-型收缩口、喇叭型收缩口以及收缩长度的增大,都能有效改善收缩流中的应力集中现象,在收缩长度相同的条件下,喇叭型收缩口模具有更好的效果。