吹塑薄膜平面叠加式模头流场的数值模拟

摘要

平面叠加式模头以其优越的性能广泛应用多层共挤吹塑薄膜型坯挤出中。对模头流道内熔体的流动进行三维数值模拟，有助于深入揭示流道内熔体的流动特性，为这种模头的设计提供指导作用。
　　 熔体在流道内的速度场和压力场直接影响熔体的出口速度均匀性和机头压力。比较了等温假设和非等温模型对平面叠加式模头熔体流动的模拟结果，表明非等温模型的计算结果与实验结果更接近。采用非等温模型对平面叠加式模头内熔体流动的数值模拟表明，在间隙的入口处存在着熔体滞流区，间隙中滞留区以外的熔体沿径向流动，螺槽内的熔体刚进入螺槽时沿着螺槽方向流动，随着螺槽的消退，逐渐变为沿径向流动。间隙中的等压线是近似同心圆，螺槽内熔体的等压线在入口处垂直于螺槽，沿着螺槽前进的方向，等压线由垂直于螺槽逐渐变为与间隙中的等压线一致。熔体刚进入螺槽时，剪切热造成熔体温度升高较大，沿着螺槽向前运动，剪切热的影响减弱。间隙中熔体温度受剪切速率与螺槽中熔体温度的共同作用，沿流动方向经过多次混合，提高了熔体温度的均匀性。
　　 平面叠加式模头结构参数多，特别是主要结构参数对熔体出口速度均匀性和机头压力降有重要影响。为了平面叠加式模头设计提供一些依据，采用数值模拟与正交试验相结合的方法，研究了平面叠加式模头的螺槽个数、螺槽起始截面积、间隙起始厚度和螺距四个结构参数对出口速度分布均匀性和机头压力降的影响规律。结果表明：出口速度均匀度随螺槽个数的增大而增大，随螺距的增大而降低，但是随螺槽起始截面积、间隙起始厚度变化没有明显的变化趋势；机头压力降随螺槽个数、间隙起始厚度和螺距的增大而减小，随螺槽起始截面积变化没有明显变化趋势。
　　 本论文以Pro/Engineer软件为平台，利用关系式、族表等方法进行了三层平面叠加式共挤模头的参数化设计，以提高平面叠加式模头的设计质量和设计效率。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 平面叠加式模头的研究现状

1.2.1 平面叠加式模头简介

1.2.2 平面叠加式模头的研究现状

1.3 数值模拟技术在塑料加工中的研究现状

1.3.1 数值模拟的理论基础

1.3.2 数值模拟在一般机头中的研究现状

1.4 参数化技术的发展

1.4.1 参数化技术原理

1.4.2 国内外参数化技术发展现状

1.4.3 Pro/Engineer参数化技术在模具设计中的应用

1.5 本文的思路及研究内容

第二章 平面叠加式模头的数值模拟

2.1 Polyflow软件简介

2.2 不同模型计算结果比较

2.2.1 挤出实验简介

2.2.2 网格划分

2.2.3 边界条件及计算

2.2.4 材料物性

2.2.5 模拟结果验证

2.3 模拟结果分析

2.3.1 速度分布

2.3.2 压力分布

2.3.3 剪切速率分布

2.3.4 温度分布

2.4 本章小结

第三章 主要结构参数的正交试验研究

3.1 正交试验方法简介

3.1.1 正交试验的概念

3.1.2 正交试验法的特点

3.1.3 正交表选择原则

3.2 正交试验

3.2.1 因素水平的选择

3.2.2 正交表的选择

3.2.3 实验结果

3.3 工艺分析

3.3.1 各因素对指标的影响规律

3.3.2 各因素对指标的重要性

3.4 本章小结

第四章 三层平面叠加型共挤模头的参数化设计

4.1 参数化设计基本理论

4.1.1 参数化设计概述

4.1.2 Pro/E软件介绍

4.2 建立三维模型

4.2.1 参数化设计方法

4.2.2 建立骨架模型

4.2.3建立模型

4.3 参数化设计

4.3.1 机头结构参数化设计

4.3.2 流道的参数化设计

4.3.3 验证参数化模型

4.4 本章小结

结论

本论文的不足与建议:

参考文献

附录

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢