基于关联维数和K熵的PIM充模过程中混沌特性的研究

摘要

粉末注射成形（Powder Injection Molding，简称PIM）粉末注射成形过程中的充模过程是一个不可压缩的非牛顿流体的非等温、非稳态的流动过程。在粉末注射成形过程的充模过程中运用计算机模拟技术，研究充模过程中的混沌特性，以便取得最佳参数，形成最优制品，探索充模过程的非线性动力学机制具有重要意义。
　　对于已建立的模型，忽略模腔中气相流动的影响，把PIM充模过程看作粉末-粘结剂固液两相流动过程，利用软件ANSYS对充模过程进行数值模拟，得到充模过程中的速度场、压力场和粉末体积分数分布云图。由数值模拟结果中提取充模过程中流体速度时间序列。
　　在充模过程中，保持注射速度不变，选取不同平面，通过C-C算法对速度时间序列进行计算，确定最佳延迟时间和嵌入维数，不断增大嵌入维数，通过G-P算法计算不同嵌入维数下的关联维数及其K熵，由计算结果显示关联维数随着嵌入维数的不断增大而逐渐收敛至一固定的分数形态，证明在PIM充模过程中呈现混沌现象;研究表明，同一注射速度下，平面的选取总体而言对关联维数的影响不大，但位于模型中间位置的关联维数较两侧位置稍小，说明靠近模型壁位置系统混乱性较大;同时发现K熵值随着嵌入维数的增大也逐渐收敛至一正数，表明充模过程中产生了混沌特性，并研究不同平面上K熵的变化，并发现基于关联维数和K熵的充模过程中混沌特性基本一致，也说明了不同判定方法之间的对比性与容错性。