双螺杆挤出机与机头间过渡体中的流场分析

论文摘要

双螺杆挤出机与机头间的过渡体是双螺杆挤出机中不可或缺的零件,其结构对进入机头前的熔体质量有很大影响。然而,对于这样一个结构上貌似简单的零件,长期以来并没有被人们纳入研究的视野。目前,过渡体的设计普遍是凭借经验,缺乏相应的理论依据,这使其对制品的影响具有很大的不稳定性和不可预见性。本文在现有过渡体结构的基础上,构建了多种过渡体结构,建立了它们的数学模型和有限元模型,并利用专业的CFD软件POLYFLOW对其进行了流场模拟,得到不同结构过渡体内熔体流动的压力场、速度场和黏度场的分布,并对新型过渡体的圆槽尺寸进行了讨论,得出了较为合理的过渡体结构。本文利用正交设计的方法,以工艺参数(入口流量、出口压力、螺杆转速)为变量,对过渡体流道的流场进行了三维有限元模拟计算,得到了流场内的压力场、速度场、黏度场及剪切速率场的分布。根据过渡体内熔体流场,比较各个工艺参数对物料流动影响的大小,并以此为依据进行了工艺参数的优化,得出了较为合理的工艺参数组合。本文所设计的双螺杆挤出机与机头间的过渡体结构简单,易于加工制造,而且流道无死角,物料流动的压力损失小,速度分布更为均匀,有效提高了熔体质量。本文为双螺杆挤出机与机头间的过渡体的设计及优化,提供了具有参考价值的研究成果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 挤出机过渡体的研究现状
• 1.2.1 锥形流道的设计
• 1.2.2 锥形流道的研究现状
• 1.2.3 双螺杆挤出机过渡体的研究现状
• 1.3 计算机辅助工程技术
• 1.3.1 CAE技术简介
• 1.3.2 塑料工业CAE技术的发展
• 1.3.3 计算流体动力学及FLUENT软件简介
• 1.3.4 POLYFLOW有限元计算软件介绍
• 1.4 本课题研究的主要内容和意义
• 1.4.1 课题的目的和意义
• 1.4.2 课题的主要研究内容
• 第二章 模型构建
• 2.1 几何模型的建立
• 2.2 数学模型
• 2.2.1 基本假设
• 2.2.2 基本方程
• 2.2.3 本构方程
• 2.3 有限元模型
• 2.3.1 坐标系的选择
• 2.3.2 单位制的选择
• 2.3.3 有限元网格的划分
• 2.4 物性参数和边界条件
• 第三章 过渡体流场分析
• 3.1 压力场分析
• 3.2 速度场分析
• 3.3 黏度场分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 流道两侧沟槽尺寸对流场的影响
• 4.1 几何模型
• 4.2 压力场分析
• 4.3 速度场分析
• 4.4 黏度场分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 工艺参数对过渡体流场的影响
• 5.1 正交设计简介
• 5.2 过渡体性能评价指标
• 5.3 参数的正交水平组合
• 5.4 正交设计计算结果分析
• 5.4.1 压力场
• 5.4.2 速度场
• 5.4.3 最大剪切速率
• 5.4.4 黏度场
• 5.4.5 流场分析结果总结
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 6.1 课题研究的主要内容
• 6.2 本课题的主要贡献
• 6.3 遗留问题及前景展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者与导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书