王小龙
,
徐百平
,
刘跃军
,
王玫瑰
,
喻慧文
高分子材料科学与工程
基于有限体积方法,对嵌入式行星单螺杆熔体输送段流场进行三维等温数值模拟。通过简化的物理模型来模拟行星螺杆复杂的几何结构,使用用户自定义程序设定了行星螺杆运动的边界条件。通过对嵌入式行星螺杆挤出机内螺槽压力、速度、形变速率张量、拉伸强度的分析,表明行星螺杆速度都有周期性的波动,嵌入式行星螺杆平均形变速率更高并且伴有强的拉伸场作用。通过停留时间分布曲线分析,嵌入式行星螺杆内物料停留时间分布曲线较普通单螺杆更窄,同等转速下产量更高。
关键词:
数值模拟
,
Fluent计算
,
混沌混合
,
挤出特性
罗家胜
,
喻慧文
,
杜遥雪
,
王玫瑰
,
徐百平
高分子材料科学与工程
借助于自主研制转速比为2的剖分式同向非对称双螺杆挤出机对高密度聚乙烯(HDPE)/聚苯乙烯(PS)共混体系的熔融混合过程进行了沿程取样研究,并比较不同螺纹元件螺距和操作条件对熔融过程的影响,对熔融过程沿挤出方向的相形态变化进行初步分析.实验表明,大部分物料在第1加热区发生塑性变形,单头螺杆固体输送区的充满度比双头螺杆的高且HDPE首先发生熔融,左右螺槽的拉伸和压缩作用和对应螺纹元件螺距的不一致性使物料更快形成海-岛熔融模型,HDPE/PS在耗散混合熔融和粘性耗散熔融机理下快速熔融;减少螺纹元件螺距可以加快熔融速率,缩短熔融长度.
关键词:
同向非对称双螺杆
,
高密度聚乙烯
,
聚苯乙烯
,
熔融
李展洪
,
冯彦洪
,
刘斌
,
徐百平
,
瞿金平
,
何和智
高分子材料科学与工程
植物纤维与聚合物形成的复合体系易堵塞毛细管流变仪,不适宜用毛细管流变仪测量流变性能.文中提出了一种利用转矩流变仪测量植物纤维/聚合物复合材料流变性能的表征方法,由转矩流变仪测得的平衡扭矩和平衡温度数据拟含得到低密度聚乙烯(LDPE)/棉秆皮纤维复合材料的幂率模型参数,并研究了复合体系中棉秆皮纤维含量对复合材料流变性能的影响.结果表明,加入棉秆皮纤维后复合材料剪切变稀现象随纤维含量的增加而更为明显.
关键词:
低密度聚乙烯/棉秆皮纤维复合材料
,
转矩流变仪
,
幂率模型
,
取向
刘跃军
,
瞿金平
,
徐百平
,
彭响方
高分子材料科学与工程
连续介质力学、高分子微观结构动力学和流变测量学三者相结合,分析了小振幅振荡振动、大振幅振荡振动、电磁动态振动、稳定剪切流动上平行或垂直叠加振动等四个不同的振动引入方式下聚合物熔体粘弹行为的研究现状.重点介绍了作者们在不依赖现有任何本构关系条件下建立的动态成型过程中聚合物熔体非线性粘弹行为的表征理论、以及电磁动态塑化挤出条件下聚合物熔体输送和挤出机理的近似解释理论.
关键词:
振动力场
,
聚合物熔体
,
粘弹行为
喻慧文
,
罗家胜
,
徐百平
,
何亮
,
王玫瑰
,
杜遥雪
高分子材料科学与工程
同向非对称双螺杆挤出机作为新型加工设备,混合机理以及聚合物相形态变化是值得关注的重点.文中借助HDPE/PS共混体系,对同向非对称双螺杆挤出机螺槽充满程度以及螺杆输送机理做出简要分析,对挤出过程沿程混合相形态及分散相粒径统计分析表征.结果表明,同向非对称双螺杆挤出机中双头螺槽填充率高于单头,物料完全熔融后,粒径变化较小,而在同一径向长度,单头螺槽内分散相粒径略小于双头螺槽,并对这一现象进行了初步分析.
关键词:
同向非对称挤出机
,
充满度
,
混合相形态
,
分散相粒径分布
徐百平
,
宋建
,
彭响方
,
谢芳
,
冯彦洪
高分子材料科学与工程
根据对称性与周期性,建立了混沌螺杆螺槽的混合过程动力学模型.采用有限体积方法,得到一个周期长度速度场数值解,将结果映射到3个周期长度的相空间内对混沌混合过程动力学进行分析与表征.结果表明,常规的层流混合和混沌混合区域共存,两种混合区域通过"8"字型同宿轨道包围的KAM岛分割开来,内部为常规混合区域,外围为混沌混合区域.示踪粒子在三维重构的相空间内动力学行为清楚地刻画了系统向混沌进发的过程及速度.另外,由于长度有限,混沌混合的作用受到限制,不再具有无穷的自相似结构,可以采用KAM岛的区域大小来表征混合.
关键词:
混沌挤出
,
混合
,
动力学行为
,
相空间
,
分析与表征
徐百平
,
喻慧文
,
王玫瑰
,
刘跃军
高分子材料科学与工程
建立了带有扰动副螺棱的单螺杆均化段数学模型,探讨了不同副螺棱高度对混合的影响.将有限体积方法与叠加网格技术相结合,得到了螺槽内牛顿流体三维等温周期性速度场.采用4阶Runge-Kutta方法进行流体前锋追踪计算,得到了粒子群及示踪剂界面混合行为.Poincaré截面揭示了混沌混合在螺槽横截面内呈现“8”字形带状分布,内外分别被准周期运动区域填充.副螺棱高度越大,混沌混合区域所覆盖的尺度越大,混合能力越好.
关键词:
单螺杆挤出机
,
往复副螺棱
,
有限体积方法
,
混沌混合
,
前锋追踪
,
Poincaré截面
杜遥雪
,
石绍伟
,
殷小春
,
徐百平
高分子材料科学与工程
doi:10.16865/j.cnki.1000-7555.2016.06.020
采用屏障单元、混沌单元和叶片单元,应用聚合物流体动力学软件Polyflow,对这3种新型混炼单元加工聚合物的混合性能进行模拟与对比分析.结果表明,叶片单元的混合指数大于屏障单元和混沌单元,3种新型混炼单元流道内的物料均以拉伸作用为主,流道内拉伸作用强度最大的是叶片单元;混沌单元的停留时间期望值大约为4s,屏障单元的大约为5s,叶片单元的大约为6s,叶片单元对物料的分布混合效果相对较好;叶片单元的拉伸作用明显高于屏障单元和混沌单元;3种新型混炼单元的瞬态混合效率从高到低依次是叶片单元、屏障单元、混沌单元,屏障单元的时均混合效率始终高于混沌单元,叶片单元随着轴向位置的增加对物料混合性能的影响越来越显著.
关键词:
混炼单元
,
混合性能
,
混合指数
,
停留时间
,
拉伸速率
,
混合效率
徐百平
,
王玫瑰
,
瞿金平
高分子材料科学与工程
基于涡量速度法,推导出单螺杆挤出机内三维流动无因次控制方程,提出了一种求解非牛顿流的新方法.采用交错网格,对挤出机内的幂律流体三维流动进行了有限体积方法数值模拟,得到了螺槽内的速度分布.提出了Galerkin速度逼近方法,利用Largrange插值获得速度场.借助4阶Runge-Kutta方法对流体质点运动进行数值积分追踪,对螺槽内的层流混合进行了表征.发现了界面拉伸过程中不同初始位置的示踪剂界面拉伸总体呈线性增长,但伴有周期性振荡效应.这种效应在贴近螺壁面的流体单元表现最大,甚至超过了界面平均增长的量级.
关键词:
有限体积方法
,
单螺杆挤出机
,
层流混合
,
界面拉伸
