塑料熔体在注塑模中的三维流动模拟

建立了非等温条件下黏性、不可压缩、非牛顿流体流动的控制方程 .为了避免同时求解耦合的压力场、速度场 ,通过修改传统方法的变分方程导出了关于压力场的拟Poisson方程 ,用迭代法独立求解连续性方程、动量方程 ,并进行速度场 黏度迭代求出最终的压力场、温度场 .这种方法可以减少内存 ,提高数值方法的稳定性 ,避免了Hele Shaw模型中容易引起争议的“中面”概念 ,并能模拟中面方法不能模拟的一些物理现象 .算例表明数值结果与实验结果吻合较好 ,这种方法可以成功地预测注射成型流动过程中的重要特征 .

注塑成型三维流动的数值模拟

建立了非等温、粘性、不可压缩、非牛顿流体流动的控制方程。为了避免同时求解耦合的压力场、速度场,本文通过修改G a lerk in方法的变分方程,导出了关于压力场的拟Po isson方程,用迭代法独立地求解连续性方程、动量方程,并进行速度-粘度迭代求出最终的压力场、速度场。由于直接使用G a lerk in方法求解能量方程容易引起温度场的振荡,本文采用隐式格式及“上风”法离散能量方程,用超松驰迭代法求解温度场的代数方程组。比较了模拟结果与等温管道流动的解析解及法兰的实际注射结果,算例表明本文方法可以预测注射成型流动过程中的一些重要特征。与传统G a lerk in方法相比,本文方法可以减少内存,提高数值方法的稳定性。

基于实体的注射成型流动模拟

提出了应用中面模型技术模拟实体模型的注射成型流动过程的新方法。对实体模型的表面进行二维网格划分,将结点在厚度方向上配对,配对点之间添加虚拟热流道单元,建立二维有限元分析的网格模型。将Hele-Shaw流动应用于非等温条件下的粘性、不可压缩流体,建立基于中面模型流动分析的数学模型,用充填因子的输运方程描述流动前沿。用有限元计算充填过程的压力场,有限差分计算温度场,高阶的Taylor展开式计算每一时间步长的充填因子。针对Han设计的试验模具,用相同的材料及工艺条件,比较中面模型和实体模型的模拟结果。算例分析表明,这种方法可以有效地模拟基于实体模型的注射成型流动过程。

黏性不可压缩流体流动前沿的数值模拟

提出了模拟注射成型中黏性、不可压缩流体流动前沿的新方法.将Hele-Shaw流动应用于非等温条件下的黏性、不可压缩流体,建立了流动分析模型,用充填因子的输运方程描述流动前沿.应用高阶Taylor展开式计算每一时间步长的充填因子,用Galerkin方法导出了计算充填因子各阶导数的递推公式.给出了时间增量的选取方法,证明了它的稳定性.针对Han设计的试验模具,用相同的材料及工艺条件模拟充填过程,比较了传统方法和该方法的模拟结果与实验结果的差异.算例分析表明,该方法可以有效地提高注射成型中流动前沿的模拟精度和计算效率.