螺杆分配机头中聚合物流场的模拟与优化

摘要

聚合物宽幅厚板材广泛应用于输送带盖胶、工矿机械和交通运输设备中的缓冲垫板、绝缘板等领域.但长期以来,国内橡塑生产行业一直没有很理想的宽幅厚板材生产设备,而螺杆分配机头在生产宽幅厚板材时有很大的优势,故对螺杆分配机头进行流场模拟与参数优化是一项非常有意义的工作.该文通过建立端部供料式螺杆分配机头流道内流场的三维有限元模型,利用ANSYS有限元软件,模拟了聚合物熔体在机头流道内流动时的压力场和速度场变化及分布情况.由于影响机头内流场分布的因素较多,该文分析了机头主要几何参数的变化对螺杆分配机头内部压力场和速度场以及对制品厚度均匀性的影响,分析了各区域压力分布云图、各截面中间层节点的压力和速度曲线的对比图,并在此基础上对阻尼区间隙等参数逐项进行了对比优化分析.该文主要研究了阻尼区离分配螺杆距离的远近、口模定型段长度、螺杆导程、螺杆螺棱宽度、螺杆末端根径、螺杆末端结构、旁路口流通截面大小、阻尼区的间隙的大小等的变化对螺杆分配机头内流场分布的影响.并且通过分析得出了一些有意义的结论,揭示了它们的变化对流场分布影响的规律,为螺杆分配机头的设计提供了比较可靠的理论依据.

目录

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第一章概述

1.1引言

1.2挤出机头的流道设计与流场分析

1.2.1研究历史

1.2.2机头流场分析的研究现状及相关文献

1.2.3挤出机机头的设计发展方向

1.3本课题的研究内容、目的和意义

1.3.1本课题的目的和意义

1.3.2本课题的研究内容

第二章螺杆分配机头流场的模拟分析

2.1 ANSYS/FLOTRAN计算流体动力学简介

2.2流场分析模型的建立

2.2.1物理模型

2.2.2数学模型

2.2.3有限元模型

2.3螺杆分配机头内部的流场计算分析

2.3.1参数分类和模拟计算时参数具体数值

2.3.2计算结果分析

第三章几何参数与形状变化对流场的影响

3.1阻尼区距离螺杆的远近(W1)的大小对流场的影响

3.1.1流道内各区域压力云图的对比分析

3.1.2各个截面上中间层节点的压力分布对比分析

3.1.3各个截面上中间层节点X向速度分布对比分析

3.2口模定型段长度即狭缝流道区出口段(W7)的大小对流场的影响

3.2.1流道内各区域压力云图的对比分析

3.2.2各个截面上中间层节点的压力分布对比分析

3.2.3各个截面上中间层节点X向速度分布对比分析

3.3螺杆导程大小的改变对流场的影响

3.3.1流道内各区域压力云图的对比分析

3.3.2各个截面上中间层节点的压力分布对比分析

3.3.3各个截面上中间层节点X向速度分布对比分析

3.4螺杆螺棱宽度的改变对流场的影响

3.4.1流道内各区域压力云图的对比分析

3.4.2各个截面上中间层节点的压力分布对比分析

3.4.3各个截面上中间层节点X向速度分布对比分析

3.5螺杆末端根径的变化对流场的影响

3.5.1流道内各区域压力云图的对比分析

3.5.2各个截面上中间层节点的压力分布对比分析

3.5.3各个截面上中间层节点X向速度分布对比分析

3.6螺杆末端结构改变对流场的影响

3.6.1流道内各区域压力云图的对比分析

3.6.2各个截面上中间层节点的压力分布对比分析

3.6.3各个截面上中间层节点X向速度分布对比分析

第四章旁路口的大小对流场的影响

4.1流道内压力云图分布结果分析

4.2各个截面上中间层节点的压力分布对比分析

4.3各个截面上中间层节点X向速度分布对比分析

第五章阻尼区间隙对流场的影响及优化

5.1 ANSYS优化理论简介

5.1.1基本概念

5.1.2优化设计的步骤

5.2建立模型与加载

5.2.1模型尺寸

5.2.2边界条件与加载

5.3优化前后计算结果的对比分析

5.3.1优化前后流道内各区域压力云图的对比分析

5.3.2各个截面中间层节点优化前后的压力分布对比分析

5.3.3各个截面中间层节点优化前后的速度分布对比分析

第六章结论

6.1研究的主要内容及结论

6.2研究展望

参考文献

致谢

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