啮合同向双螺杆挤出机挤出过程模拟的研究

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1、上海交通大学硕士学位论文摘要啮合同向双螺杆挤出机挤出过程模拟研究摘要挤出技术是一种重要聚合物加工技术，啮合同向双螺杆挤出机是挤出加工中常用加工设备。挤出技术的智能化，虚拟化成为挤出过程研究的重要课题，尤其对于啮合同向双螺杆挤出机挤出过程的模拟研究成为研究的重点。本课题试图构建的全局模型可以模拟啮合同向双螺杆挤出机的挤出过程，本文研究工作将填补国内有关啮合同向双螺杆挤出机挤出过程全局模拟研究研究的空白。本文首先对螺纹单元的几何结构分析研究得到螺纹单元几何结构基元C型腔，对C型腔内熔体连续性方程求解后得到该单元的流动模型，与其他研究者采用引入形状因子的流动模型不同的是本文的流动模

2、型避免引入复杂参数。本文模型的模拟结果与文献中的模拟结果比较，偏差较小。由于啮合块单元是国内关于啮合同向双螺杆挤出机模拟研究的瓶颈，所以本文对啮合块单元进行了深入的研究。首先分析啮合块的几何结构，用啮合块的内径模型来描述啮合块的几何结构。在此结构基础上首先分析了单片啮合盘的混合作用下的流动模型，然后对整个啮合块单元的流动模型是通过建立流量平衡将每个单片啮合盘的流动模i上海交通大学硕士学位论文摘要型串联得到整个啮合块单元的流动模型。模拟得到结果与实际挤出过程相符合。啮合同向双螺杆挤出机挤出过程的全局模型是通过将螺杆单元的模型嵌入模拟流程的程序中得到的。与Ludovic软件模拟结

3、果比较等温模型的模拟结果仍有偏差。本文通过分析啮合块混合作用对聚合物在挤出机中停留时间的影响，将轴向分散模型引入到啮合同向双螺杆挤出机挤出过程中。增加轴向分散模型后模拟结果与Ludovic软件模拟结果以及实验值比较得出，当转速增加时Ludovic软件的模拟结果的峰形偏离实验值，新的模型可以准确预测实验结果。关键词：啮合同向双螺杆挤出机，流动模型，全局模型，轴向分散模型，计算机模拟ii上海交通大学硕士学位论文摘要AGLOBALMODELFORPOLYMERFLOWSINCOROTATINGTWINSCREWEXTRUDERABSTRACTTwinscrewextrusionha

4、sattractedconsiderableattentionduringthelasttwentyyears,especiallytheco-rotatingtwinscrewextruder.Thecomplexityoftheflowintwinscrewsystemsanditisdifficulttooptimizetheextrusionconditions.Itisnecessarytoresorttoprocessingsimulationintwinscrewextruder.Wetrytopresentaglobalmodeltodescribethefl

5、owofmoltenpolymeralongtherealisticindustrialscrewprofile,includingdifferenttypeofelementsandkneadingdiscs.Ourglobalmodelwillbethecuttingedgeinthedomesticresearch.Theflowinscrewelementsisclassicallytreatedin‘groovemodel’.Weprincipallyfocusonthemainflowalongthescrewchannel.Theflowpathalongthe

6、screwsfollowsaneight-shapedpattern,andespeciallyC-shapedchamber.Wegetthelongitudinalvolumetricflowratemodel.Thismodelwhichisnotbasedoncorrectingshapefactorsisfromcontinuummechanics.ThesimulatedresultsareconfirmedbyLudovicsoftware.Wefocusonthemostcommondevice:thebilobalkneadingdisc.iii上海交通大学

7、硕士学位论文摘要Flowinkneadingdiscsisgenerallymodeledusing2Dapproaches,suchasFANorfinitevolumemethods.Wegetthegeometrymodelbyfinitevolumemethod.Wecomparethesimulatedresultswiththerealisticindustrialkneadingbloc.Wemaketheflowmodelofkneadingblocbasedongeometrymode