螺杆挤出机挤出过程数值模拟研究进展.pdf

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1、96期工程塑料应用Vo1．40，No．4ENG1NEERINGPLASTICSAPPLICATIONdoi：lO．3969~．issn．1001-3539．2012．04．025螺杆挤出机挤出过程数值模拟研究进展冯刚(浙江工业职业技术学院，绍兴312000)摘要：介绍了数值模拟方法的基础及其优点，综述了国内外单螺杆、双螺杆、多螺杆挤出机挤出过程数值模拟研究进展。关键词：螺杆挤出机；数值模拟；研究进展中图分类号：TQ320．5文献标识码：A文章编号：1001．3539(2012)04．0096．04

2、ResearchProgressinNumericalSimulationofScrewExtruderProcessFengGang(Zh~iangIndustryPolytethnicCollege，Shaoxing312000．China)Abstract：Theadvantagesandthefoundationofnumericalsimulationmethodwerebrieflydescribed．Thedomesticandforeignprogressofstudyonnume

3、ricalsimulationofextrudingprocessofsinglescrew，twinscrewandmulti．screwextruderwasoverviewed．Keywords：screwextruder；numericalsimulation；researchprogress挤出机是塑料机械的主要品种之一，占塑料机械总产面取得了较大的进展，但是，由于数值计算方法的限制及研值的30％，用挤出机加工的塑料制品占塑料制品总量的1／3究人员的缺乏，在数值模拟研究方面的进展却比较缓

4、慢。近左右。螺杆挤出机作为现代工业生产中重要的成型设备之些年来，计算数值方法和软件技术的发展为挤出理论的深入一，它能够将一系列操作如固体输送、熔融、压缩、熔体输送、研究提供了大量的技术上的条件。关于单、双螺杆挤出理聚合、交联、发泡等基本的化工单元过程集中在挤出机机筒论的研究吸引了越来越多的研究者和技术人员的关注。人内完成。在食品、纺织、炸药、塑料、橡胶、建材、金属加工、造们逐渐开始使用计算流体力学(CFD)软件，数值仿真动态纸等领域都得到了广泛的应用，同时，它对于促进聚合物改模拟螺杆挤出机的挤出过

5、程。运用CFD理论，可以减少实性的进一步发展起到了巨大的作用⋯。进入21世纪，随着验次数，解决某些由于实验技术的限制而难以进行测量的问高分子复合材料的不断发展，尤其是聚合物共混改性的快速题，同时，可以提高生产效率，节省成本。近年来，国内越来发展，螺杆类挤出机不断推陈出新，演化出各种各样的结构越多的研究人员开始关注螺杆挤出机挤出过程的数值模拟形式，其发展历程经过了由作用单一到兼具多种功能、从简研究E3]。单到复杂的演变，比如单螺杆式、双螺杆式、三螺杆式以及四1数值模拟方法的基础螺杆式。研究螺杆类挤出

6、机的挤出理论，即研究螺杆挤出数值模拟包含以下几个步骤：首先，要建立反映问题过程中所发生的物理、化学过程，它有助于深入了解挤出成(工程问题、物理问题等)本质的数学模型。具体说就是要建型工艺以及螺杆设计等对挤出过程的影响，对于实际的生产立反映问题各量之间的微分方程及相应的定解条件，这是数和操作具有重要的指导意义。值模拟的出发点。正确完善的数学模型在数值模拟占着重随着计算机和计算技术的飞速发展，数值计算、实验研要的地位。其次是要寻找高准确度的计算方法，当前在人们究和理论研究成为科学研究的三种重要方法。挤

7、出理论的越来越多的关注下，研究出了越来越多的数值计算方法，例研究方法也可以分为实验、理论和数值模拟三种方法。数值如微分方程的求解方法以及离散化方法、边界条件的处理、模拟的手段是电子计算机，因此数值模拟也可以被称为计算贴体坐标的建立等。再次就是编制程序以及进行计算。机模拟，与传统实验研究相比，数值模拟研究方法具有独特1．1数学模型的优点。数值计算作为新的研究手段之一，不但能够大大缩建立数学模型是数值模拟的出发点，没有正确完善的短研发周期和降低成本，而且可以得到实验手段无法测量的联系人：冯刚，高级技师

8、，主要从事塑料成型技术研究数据。20世纪八、九十年代，国内在实验研究和理论研究方收稿日期：2012—02—09冯刚：螺杆挤出机挤出过程数值模拟研究进展97数学模型，数值模拟就无从谈起。数学模型的历史可以追溯模型法计算方法比较简单，便于其在工程计算中应用的结到人类开始使用数字的时代。为了给解决现实的问题提供论。更加精确的数据以及可靠的理论指导，数学模型首先将现实孙静等通过建立挤出过程的三段七区数学模型、问题归结为相应的数学问题，其次是运用数学的方法从定量各种物性及螺杆参数数据库，使用