Finite Element Simulation of the Polymeric Liquid Flow in Coat-hanger Die

A three - dimenslonal finite element model is developed to deal with the polymeric liquid flow in coat - hanger die. This model is used to predict the flow behavior of the 2％ CMC/watsr solution in the coat - hanger die with linearly taper manifolds and its validity is experimentally verified quantitatively and qualitatively by using Laser Doppler Velocimetry and Particle Image Velocimetry respectively.

电极浆料涂布模头流场分析与结构优化

涂布工艺是锂电池极片制造过程的关键工序之一,涂层的稳定性和厚度一致性决定了极片的结构,进而影响电池的性能和循环寿命。大尺寸动力锂电池产品对涂布幅宽提出更高的要求,保证涂布模头出口处电极浆料的流动均匀性成为核心技术问题之一。因此,对涂布模头的流道结构进行合理优化显得尤为重要。本研究针对宽幅涂布模头出口速度分布不均的问题,构建了不同尺寸和结构的模头流道模型进行流场仿真,分析电极浆料在模头内部的流动特性,并采用Box-Behnken设计对衣架式模头的结构尺寸进行优化。具有倾斜变径式匀料腔结构的衣架式模头对浆料有更强的引流效果,有助于提升幅宽方向浆料流动的均匀性。采用Box-Behnken设计对衣架式模头的主要结构参数进行优化,使浆料的均匀性提升至0.99。

纺丝箱用衣架型模头的流变学结构优化设计

为提高熔喷装备纺丝箱均匀分配熔体的性能,同时兼顾纺丝箱腔体制造技术与成本的要求,提出一种使用矩形截面歧管的衣架型模头设计方法。该方法基于Carreau-Yasuda黏度模型,保证了较低或较高流体剪切速率下设计方法的普适性,同时引入特征距离和形状因子概念,将以往具有渐缩圆形截面的分流歧管替换为具有恒定深度的矩形截面歧管,从生产制造角度实现对衣架型模头流道结构的优化。利用CFD软件PolyFlow进行仿真试验,结果表明:以该方法设计的纺丝箱模头能够获得整个幅宽范围内更为均匀的熔体出口速度,满足衣架型模头设计要求。

衣架机头的优化计算及压力分布模拟

阐述了泪滴型歧管衣架机头流道优化计算原理和压力分布模拟计算的方法 ,编制了CAE软件包。讨论了流道主要参数对挤出压力分布均匀性的影响 ,并将本计算模块应用于工业实践。从使用效果来看 ,这种计算方法对于机头的设计和故障诊断具有实际的指导意义 ,具有一定的应用前景。

衣架式口模设计灵敏度分析

在对衣架式口模熔体流动机理分析的基础上 ,对衣架式口模中熔体的流动行为进行了合理的假设和简化 ,采有Hele -Shaw流动模型和幂率粘度模型 ,建立了衣架式口模内的非弹性、非牛顿熔体在等温条件下流动数学模型 ,将灵敏度分析理论与成型模拟技术结合运用于衣架式口模流道优化设计中 。

微通道塑料薄膜挤出机头流道优化及整体设计

微通道塑料薄膜中间有数十条微通道,通过在阻尼区的出口区域斜面镶嵌注气针头成型微通道,同时借鉴衣架式挤出机头的设计经验,对影响口模出口截面速度均匀性的主要流道参数歧管扩张角、扇形区长度、阻尼区倾斜角、阻尼区高度和定型段长度等进行优化。利用正交试验设计实验方案,并用CFD软件Polyflow对实验方案进行相应建模及仿真。利用CFD-post对仿真结果进行分析,以口模出口处截面的速度均匀性指数为评价指标进行流道参数组合的优劣选取,得到最优流道参数。利用最优流道参教组合进行微通道塑料薄膜衣架式挤出机头的整体设计。

入口半径为参数的衣架式模头设计及数值验证

以歧管入口半径为参数,根据模头内从入口到出口各个流线上压力降相等为准则推导出衣架式模头流道的结构尺寸方程。将用UG建立的不同歧管入口半径的流道导入ICEM中划分结构网格,然后在Polyflow有限元软件中进行数值模拟以验证方程的正确性。结果表明:模头流道内的压力和出口处速度均得到了均匀分布,并且在一定范围内歧管入口半径的增加能够显著地降低流道内熔体的压力降,而对出口速度均匀分布及滞留区大小的影响却很小。该方法可为设计人员提供参考。

熔喷非织造衣架型模头中聚合物流动数值模拟

熔喷非织造设备中聚合物熔体分配流道主要采用衣架型模头,衣架型模头的设计对于熔体分配的均匀性乃至最终产品的均匀性至关重要。采用二维有限元方法对熔喷非织造衣架型模头中聚合物的流动进行了数值模拟,研究了衣架型模头的几何参数和流体特性对速度场的影响。结果表明:随着歧管倾斜角度和成型面高度的增大,模头出口处流率分布的均匀性逐渐提高;模头出口处流率分布还受流体幂律指数的影响,即针对某一幂律指数设计的衣架型模头,无论幂律指数增大还是减小,模头出口处流率分布的均匀性都将趋于恶化。

线性圆锥形衣架机头设计的计算机辅助分析

基于物料在线性圆锥形衣架口模中均一流动原则 ,采用MATLAB软件计算并绘图 ,分析了口模高度、幂率指数、扇形区高度和宽度等因素对歧管半径分布和机头中压力降的影响。结果显示 :对各个因素分析可以预测口模中歧管半径分布情况和压力降的变化情况 ,为衣架口模的设计实现了计算机辅助分析。

线性锥形衣架机头流率分布数值模拟

给出了预测线性锥形歧管衣架机头出口流率分布的计算程序,研究了影响出口流率分布的相关因素。模拟结果表明:衣架机头的出口流率分布与机头的几何参数和材料的物性参数都有关系,其中调节块区的缝隙高对出口流率分布的影响最大;基于流动指数n为常数而设计的衣架机头,如果没有调节块的调节作用是很难满足实际生产需要的。

衣架型模头中熔融聚合物流动的三维有限元分析

研究了聚合物熔体在衣架型模头中的等温流动。采用幂律模型描述该熔体的流变行为,通过三维有限元方法对此流动进行模拟,从而得到其速度场的分布情况,并且着重讨论了衣架型模头的几何形状对速度场分布的影响,特别是对出口宽度方向速度均匀性的影响。

衣架式米粉挤丝机机头的设计

为了提高米粉加工的自动化程度和降低劳作强度,设计一种衣架式米粉挤丝机机头来解决米粉挤丝工艺中出丝速度不均的问题。基于流动基本假设、体积流量方程、流动平衡方程等推导计算出衣架式机头主体部分的结构尺寸;考虑到米粉属天然高分子物质,设计了调节机构和加热系统。衣架式机头是利用泪滴型歧管的分配作用、调节机构调节流道截面和加热系统改变米粉物性参数来实现挤丝速度均匀性的。验证实验结果表明:该衣架式米粉挤丝机头显著提高出丝速度的均匀性,RV值降低到5%以下,符合设计要求。

共挤出机头中的聚合物熔体流动分析

采用Hele—Shaw模型对共挤出机头流道内的聚合物熔体流动进行了数值模拟分析 ,计算得到了衣架型机头出口处各层料流分界面的位置 ,并讨论了物料特性、进口处流率比对机头出口处分界面位置的影响。

衣架型模头设计理论的研究

将纷繁多样的衣架型模头设计理论归结为解析方法和数值方法两大类,综述了不同设计方法的设计原理以及各种设计的优点和局限性.

衣架式模头水滴形歧管的设计优化

文中根据聚合物加工流变理论提出了衣架式模头水滴形歧管计算公式,并采用MATLAB工具软件进行数学建模和模型参数优化,经实际验证表明,这种在设计中采用数值模拟的方法可以对重要参数的本质变化规律进行直观仿真,达到优化设计的目的。

塑料发泡板机头的机电一体化设计与研究

用二次优化的计算方法对线性等锥角岐管和可调间隙衣架式机头流道的几何参数进行了优化计算,在此基础上,通过更换口模、阻尼棒及口模调节装置、温度分区控制等机电一体化设计,成功开发了宽幅发泡挤出板机头。

不同角度内模填充衣架型机头的数值模拟

利用Polyflow软件对填充了不同角度内模的衣架型机头流道进行了模拟。研究了不同内模夹角对流道压力分布、出口压力、出口速度以及流道内流体停留时间的影响。结果表明:不同角度内模填充机头流道后,流道压力分布、出口压力和出口速度无明显改变;流道内物料主要停留在歧管端部;通过改变内模夹角,可以改变物料最大停留时间及停留面积,内模夹角为40°时,流道内最大停留时间短,物料停留少。

内模填充衣架式机头内物料停留时间的数值模拟

采用有限元分析软件Polyflow对机头流道进行三维模拟,探讨了通过内模填充流道的方法使用同一个机头生产不同幅宽的片材,研究了不同内模夹角对流道内流体停留时间的影响。结果表明:流道内物料主要停留在歧管端部;最长停留时间主要受最小死区夹角影响,并与其增减趋势一致;内模夹角为40°时,流道内流体最长停留时间最短,物料停留体积最少。

衣架式纺丝模头设计理论研究

衣架式纺丝模头设计主要依靠测绘和经验,当形成系列化时往往设计依据不足。以非牛顿流体在圆管中的全展流动模型和在狭缝流道中的全展流动模型为理论基础,通过施加沿模头幅宽方向的流量分布均匀、所有流径上的压力降相等和停留时间相等的设计准则,建立模头熔腔的设计理论,确定了衣架式模头受力的计算方法,给出了熔腔设计方法并在新产品的开发设计和生产实际中得到应用,提高了熔体分配的均匀性,为衣架式模头的自主创新设计提供了有力的依据。

衣架式模头设计理论及其流道数值模拟验证

按照微元法进行数学建模,以非牛顿流体在歧路管中的全展流动模型和在狭缝流道中的全展流动模型为理论基础,应用所有流径上压力降相等和歧路管内外壁剪切速率相等的设计准则,实现沿模头幅宽方向的流量分布均匀设计目标,并用Pro/E进行参数化建模和几何模型网格划分,最后采用Polyflow有限元软件对理论设计进行数值模拟验证,得到压力分布、速度场和壁面剪切速率。模拟结果表明:压力降符合较好,均匀性在宽幅方向上基本一致,剪切速率与设计准则相符。