锥形双螺杆挤出机螺杆结构对制品性能的影响

摘要

挤出成型是聚合物加工成型中最重要的方法之一，挤出成型的应用最早，应用领域也最广泛。锥形双螺杆挤出机作为挤出成型中的一种设备，也越来越受到人们的重视。关于锥形双螺杆挤出机理论的研究也越来越深入。
　　本文通过SOLIDWORKS软件对多种结构形式的锥形双螺杆挤出机螺杆进行了三维建模，利用GAMBIT软件对建立的三维模型进行了有限元网格划分，通过POLYFLOW软件对多种结构形式的锥形双螺杆挤出机的有限元模型进行了数值模拟分析。通过静态模拟和动态模拟得到了各流道流场的压力场、剪切应力场、粘度场、速度场等场量。运用FIELDVIEW软件对模拟结果进行后处理，得到体积流率、平均剪切速率、平均速度、停留时间分布等参量。
　　研究结果表明，双锥型双螺杆其剪切应力较小，综合分析三种螺纹形状的锥形双螺杆，发现梯形螺纹螺杆的剪切应力较小。
　　通过对螺杆导程、内锥角和外锥角条件下加权平均剪切应力和累积停留时间分布的正交试验，找出了较优的参数组合。
　　在模拟分析的基础上，利用普通型锥形双螺杆挤出机和双锥型双螺杆挤出机进行了实验研究，结果表明，双锥型双螺杆挤出机制得的制品性能优于普通型锥形双螺杆挤出机制得的制品的性能，这与模拟结果是相吻合的。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 锥形双螺杆挤出机的发展与现状

1．3 锥形双螺杆挤出机的分类与特点

1．4 锥形双螺杆挤出机的研究现状

1．5 本论文研究的目的、意义及主要内容

1．5．1 本论文研究的目的意义

1．5．2 本论文的主要研究内容

第二章 建模方法及流场分析法

2．1 双螺杆几何学及建模方法

2．1．1 SOLIDWORKS软件简介

2．1．2 GAMBIT软件简介

2．2 流场分析方法

2．2．1 计算方法及思路

2．2．2 POLYFLOW软件简介

2．2．3 数学模型的建立

2．2．4 材料物性参数及边界条件的确定

2．2．5 流场分析

2．3 小结

第三章 不同螺杆结构的锥形双螺杆挤出机熔体输送段的数值模拟

3．1 几何模型与数学模型

3．1．1 几何模型

3．1．2 数学模型

3．2 有限元模型

3．3 模拟结果及分析

3．3．1 压力场

3．3．2 速度场

3．3．3 剪切速率

3．3．4 粘度场

3．3．5 剪切应力场

3．3．6 体积流率

3．3．7 停留时间分布

3．4 小结

第四章 不同螺纹形状的锥形双螺杆挤出机熔体输送段的数值模拟

4．1 几何模型与数学模型

4．2 有限元模型与边界条件

4．3 模拟结果与分析

4．3．1 压力场

4．3．2 速度场

4．3．3 剪切速率场

4．3．4 粘度场

4．3．5 剪切应力场

4．3．6 体积流率

4．3．7 停留时间分布

4．4 小结

第五章 锥形双螺杆挤出机螺杆结构参数对熔体输送段流场影响的研究

5．1 数值正交模拟

5．2 几何模型、数学模型、有限元模型及边界条件

5．3 模拟结果及分析

5．3．1 压力场

5．3．2 速度场

5．3．3 剪切速率场

5．3．4 粘度场

5．3．5 剪切应力场

5．3．6 体积流率

5．3．7 停留时间分布

5．3．8 模拟结果正交分析

5．4 小结

第六章 实验研究

6．1 实验原料

6．2 实验设备

6．3 实验方案

6．4 试验结果与讨论

6．5 小结

第七章 结论

7．1 本论文研究的主要结论

7．2 本论文研究的创新及主要贡献

7．3 有待进一步研究的问题

参考文献

致谢

研究成果和发表的学术论文

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