搜索ANSYS POLYFLOW 系列（1）單/雙螺桿輸送與混合模擬【轉發】
2017-03-25 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
單螺桿和雙螺桿擠出機幾何形狀復雜,其內部流體區域連續發生著溫度、壓力、速率以及剪切拉伸等變化,對發生在流體與料筒或旋轉螺桿之間的熱和力學交互作用的充分理解對研發高質量擠出機是非常重要的。
幾何建模
ANSYS POLYFLOW提供強大的幾何建模工具,DesignModeler和SpaceClaim,也可以使用CAD導入工具導入在SolidWorks, Pro/E, UG, Catia等3D建模軟件建立的模型。
網格劃分
POLYFLOW擁有先進的網格技術,如滑移網格、網格重疊等等。對于螺桿擠出機來說,使用網格重疊技術(Mesh Superposition Technique)能非常方便地建立一個虛擬擠出機,然后在3D環境下模擬完全填充的螺桿和機筒間的流場。
粘彈性和復雜流變行為
塑料和橡膠的流動特性跟材料本身以及其加工特性相關,比如剪切速率和受熱歷程,由粘性耗散而引起的溫度升高是擠出機流動分析中一個很重要的問題。POLYFLOW集成了豐富的可定制的流變、粘彈本構方程模型和材料屬性,包括廣義牛頓流體、Power、Bird-Carreau和粘彈性模型,如 Giesekus-Leonov、PTT、pom-pom等,且這個數據庫每年都在不斷地進行更新。這些模型能精確模擬出一些擠出成型工藝中的大口模脹大現象以及流涎膜成型和纖維拉伸應用中遇到的拉伸行為。
求解器和數值算法
針對聚合物在擠出機中復雜的流變學行為和熱相關材料行為,Polyflow采用有線元算法和穩健的求解器,在輸入初始條件和邊界條件后,可以精確模擬機筒內聚合物熔體在螺桿中的三維流動。常用的邊界類型包括:接觸面、法向速度和切向速度、滑動邊界、對稱面、入口流動、出口流動、自由表面、施加體積力、施加笛卡爾速度等等。POLYFLOW可考慮螺桿表面滑動邊界條件、回流等,更真實地模擬出熔體在擠出機螺槽內的流動。
后處理
分析成功后,運行后處理模塊,獲得流速、壓力、溫度、剪切速率、粘性發熱等結果,可以用來預估優化螺桿結構參數和工藝條件等等。典型的流動分析結果如下:
圖1 某單螺桿泵送段壓力
圖2 某單螺桿泵送段溫度
圖3 某單螺桿泵送段粘性發熱
圖4 網格重疊技術生成同向雙螺桿網格
圖5 同向雙螺桿速度場
圖6 同向雙螺桿壓力場(截面)
圖7 同向雙螺桿壓力場(機筒內表面)
圖8 同向雙螺桿剪切速率(截面)
圖9 同向雙螺桿粘性發熱(軸截面)
圖10 同向雙螺桿螺桿表面溫度
圖11 同向雙螺桿螺桿變形
圖12 同向雙螺桿螺桿表面應力
混合性能分析
POLYFLOW還包含一個有效地分散式和分布式混合模擬,加上粒子追蹤和統計分析,能定量比較不同的擠出機和混合設備混合性能和混合效果。
圖13 同向雙螺桿粒子追蹤分析混合性能
螺紋元件組合分析
POLYFUSE模塊允許將多個螺桿元件組合進行整體流動模擬分析。
圖14同向雙螺桿螺紋元件組合流動分析
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