挤出过程温度场的cae 研究

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1、挤出过程温度场的CAE研究

2、第1lunm，厚度最大为22mm，最薄的地方是0.5mm，该流道几何参数及其内部结构见图1和图2。1.2网格划分采用Tetmesh自动网格生成器，用10节点的四面体单元直接对上述流道几何模型进行划分，对Tetmesh的属性进行人为的设定，采取模型内部网格粗划技术，取GlobalEdgeLength(全局变量)为0.1mm.最终生成114997个节点和64924个单元.网格模型如图3.1.3工程假设和边界条件在挤出过程中，物料受到来自螺杆剪切摩擦产生的热、物料内部相互摩擦产生的热以及由料筒加热传递的热量等.在挤出过程中热传导热对流和热辐射3种传热形式.但是由于物料几乎

3、全部被料筒包围，因此在分析中仅考虑传导热和摩擦热.为便于计算，进行如下假设(1)流体为幂律流体(2)流场为稳定等压流场(3)雷诺系数较小可认为流动为层流流动(4)忽略惯性力重力等体积力(5)流体为不可压缩流体(6)流道壁面无滑移(7)流道的外围看成是一个高温的筒(8)与螺杆接触的地方摩擦生热看成一个不断供热的热源.边界条件(1)与料筒和螺杆接触的地方初始温度设为250+50/1.25xX单位是℃(2)外界温度设为100℃(3)螺杆热源的热通量,由运动摩擦生成热通量计算公式q=μvp其中μ是塑料与钢接触表面的摩擦系数,v为摩擦速度,p为两者接触面的摩擦力.本文模拟分析中采用的材料为PE(聚乙烯)

4、,它与钢接触面摩擦因子为0.02~0.1,计算中取0.06,PE的热导率随温度变化,取其平均值为0.25K比热容为2.25kJ/kg*℃,密度950kg/m3.2计算结果与分析图4~图6分别为沿挤出方向、整段流道的温度分布云图、流道内部的温度分布云图以及沿轴向方向的温度与位移曲线.从温度云图可知,温度沿挤出方向逐渐升高，这与实际生产中的温度分布趋势一致.图6的位移-温度曲线进一步证明这一点，且可由该曲线可知温度沿轴向近似成线性分布，这与一些试验理论相符.图7为温度沿径向的分布图.温度沿径向的总趋势是逐渐降低，但是降幅较小，图8为沿轴向不同的位置截取6个截面，分析不同截面的径向温度的分布曲线.图

5、9则为对应于6个不同位置的径向温度分布曲线.由图可以看出：温度随径向的变化不大，靠近螺杆的部分温度稍高一些，靠近料筒处温度稍低.lunm，厚度最大为22mm，最薄的地方是0.5mm，该流道几何参数及其内部结构见图1和图2。1.2网格划分采用Tetmesh自动网格生成器，用10节点的四面体单元直接对上述流道几何模型进行划分，对Tetmesh的属性进行人为的设定，采取模型内部网格粗划技术，取GlobalEdgeLength(全局变量)为0.1mm.最终生成114997个节点和64924个单元.网格模型如图3.1.3工程假设和边界条件在挤出过程中，物料受到来自螺杆剪切摩擦产生的热、物料内部相互摩擦产

6、生的热以及由料筒加热传递的热量等.在挤出过程中热传导热对流和热辐射3种传热形式.但是由于物料几乎全部被料筒包围，因此在分析中仅考虑传导热和摩擦热.为便于计算，进行如下假设(1)流体为幂律流体(2)流场为稳定等压流场(3)雷诺系数较小可认为流动为层流流动(4)忽略惯性力重力等体积力(5)流体为不可压缩流体(6)流道壁面无滑移(7)流道的外围看成是一个高温的筒(8)与螺杆接触的地方摩擦生热看成一个不断供热的热源.边界条件(1)与料筒和螺杆接触的地方初始温度设为250+50/1.25xX单位是℃(2)外界温度设为100℃(3)螺杆热源的热通量,由运动摩擦生成热通量计算公式q=μvp其中μ是塑料与钢接

7、触表面的摩擦系数,v为摩擦速度,p为两者接触面的摩擦力.本文模拟分析中采用的材料为PE(聚乙烯),它与钢接触面摩擦因子为0.02~0.1,计算中取0.06,PE的热导率随温度变化,取其平均值为0.25K比热容为2.25kJ/kg*℃,密度950kg/m3.2计算结果与分析图4~图6分别为沿挤出方向、整段流道的温度分布云图、流道内部的温度分布云图以及沿轴向方向的温度与位移曲线.从温度云图可知,温度沿挤出方向逐渐升高，这与实际生产中的温度分布趋势一致.图6的位移-温度曲线进一步证明这一点，且可由该曲线可知温度沿轴向近似成线性分布，这与一些试验理论相符.图7为温度沿径向的分布图.温度沿径向的总趋势是

8、逐渐降低，但是降幅较小，图8为沿轴向不同的位置截取6个截面，分析不同截面的径向温度的分布曲线.图9则为对应于6个不同位置的径向温度分布曲线.由图可以看出：温度随径向的变化不大，靠近螺杆的部分温度稍高一些，靠近料筒处温度稍低.lunm，厚度最大为22mm，最薄的地方是0.5mm，该流道几何参数及其内部结构见图1和图2。1.2网格划分采用Tetmesh自动网格生成器，用10节点的四面体单元直接对上述流