微壳体塑件充模流动三维数值模拟.pdf

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1、第6期机械设计与制造2013年6月MachineryDesign&Manufacture177微壳体塑件充模流动三维数值模拟康红梅，杨文剑，王院生(中国地质大学(武汉)机电学院，湖北武汉430074)摘要：针对微注塑成形中熔体充模流动行为，运用流体分析软件Fluent，对微壳体塑件熔体充模流动进行了三维稳态模拟。建立了微观黏度模型和壁面滑移模型，运用VOF多相流模型，研究了熔体充满型腔时的稳态三维流场，做出切片图分析了压力场和速度场。通过对考虑和不考虑微尺度影响(微观黏度和壁面滑移)的对比和分析，可以看到考虑微

2、尺度因素影响时充模阻力减小约19％，而速度变化不明显。分析表明微尺度黏度对熔体流动影响显著，有利于微注塑熔体充模，而壁面滑移对充模流动影响较小。关键词：微壳体；充模流动；三维稳态模拟；微尺度黏度；壁面滑移：压力场和速度场中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号：1001—3997(2013)06—0177—033DNumericalSimulationofMicro-ShellPlasticMoldFillingFlowKANGHong-mei，YANGWen-jian，WANGYuan-sheng(Facu

3、ltyofMechanical＆ElectronicInformation，ChinaUniverisityofGeosciences，HubeiWuhan430074，China)Abstract：Tostudymiro—injectionplasticmeltmoldflllingflow．plasticmicro-shellmoldfilling哪studiedin3Dsteady-statesimulationwithFluent．Micro-viscositymodelandwall-silpmode

4、lWasestablished．WiththemultiphaseflowmodelVOF，3Dsteady-stateflowfieldofmeltfillingthecavityWasdiscussed，andthepressureandvelocitydistributionWasalsostudiedwithsectiondiagram．Comparingconsideringanddiscavdmicrosca~effect(micro-viscosityandwall-slip)．t船moldfil

5、lingresistancedecreasesabout18％，andthespeedvariationisnotobviouswhenconsideringthemicroscalefuctor~．Theconclusionisthatthemicro-viscosityinfluencessignificantlyonthemeltflow，andbeinghelpfulformicro-injectionmoldfilling，andwall-slip~ffectsslightlyonmeltfillin

6、g．KeyWords：Micro-Shell；MoldFilling；3DSteadytateSim~afion；Micro-Viscosity；Wall-Slip；PressureandVelocityDistribution运用流体分析软件Fluent，对实际塑料制件微壳体熔体充满1引言型腔时的稳态流动进行了三维模拟。建立了微观黏度模型和壁面微注塑技术在航空航天、精密仪器、生物与基因工程、生命滑移模型，利用欧拉一欧拉多相流模型中的VOF模型进行模拟。科学、医药工程等领域，尤其是微光学器件和生物分析芯片领域，

7、分析了熔体充模流动的三维流场，通过切片图分析了压力场和速有着广阔的应用前景l】1。德国、美国等发达国家在微注塑模具设计度场的分布规律，对考虑微尺度因素(微尺度黏度和壁面滑移)和及制造和微注塑成型工艺等方面已经取得了一些研究成果，己成不考虑微尺度因素影响的压力、速度分布进行了比较和分析，得型加工出微齿轮、微泵、微流控芯片等微结构塑件，而我国的微注出了微尺度黏度和壁面滑移对熔体充模流动的影响规律。塑成型技术还处于起步阶段。2微观黏度模型和壁面滑移模型的建立目前，各国关于微注塑成型技术及其相关理论的研究还不宏观黏度模

8、型选用能较好表征非牛顿流体流变特性的很成熟，对微注塑成型过程中的许多问题还认识不清。国外很多Camera黏度模型。在宏观粘度模型中加入微通道的尺寸修正因研究者通过试验、理论分析及数值模拟等方法对微尺度下熔体的子6(UD)，得到表征微通道流体流变特性的微尺度黏度模型如流动行为及微尺度因素进行了一系列研究，但由于试验条件和研下H：究方法不同，研究结果还存在着一定的分歧，主要集中在微尺度下影