聚合物全三维非稳态非等温多相分层流动成型过程的理论模型和数值模拟

摘要

基于聚合物多组分成型技术的工程背景,建立了全三维非稳态非等温多相分层充模流动的理论模型。在综合分析了该理论模型产生数值解的不稳定及发散的主要原因基础上,提出了求解理论模型的稳定快速收敛的数值算法。采用罚函数法,以及速度场分析、温度场分析和流体体积分数分析相分离等方法来降低对计算机的CPU和存储能力的需求,而通过SUPG法、罚函数法和P1+/P1三维单元实现有限元数值分析的稳定性。并基于罚函数法和SUPG法,推导出求解N-S方程、能量方程和全三维多相分层流动成型移动前沿界面和分层界面追踪方程的有限元数值模型,并探讨了全三维非稳态非等温多相分层流动移动前沿界面和分层界面重构技术。最后揭示了粘性包围和界面不稳定的产生机理。