行星單螺桿一體化擠出機(jī)流場的有限元數(shù)值模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、行星擠出機(jī)作為一種新型的聚合物加工設(shè)備擁有眾多優(yōu)點(diǎn)，越來越受到人們的重視，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大。然而，常規(guī)的行星擠出機(jī)也有不可避免的缺陷，比如建立聚合物熔體壓力能力較低，擠出穩(wěn)定性能較差，壓力與流量波動比較明顯。行星擠出機(jī)上述缺陷無法進(jìn)行擠出制品的直接生產(chǎn)，也阻礙了其應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步擴(kuò)展。機(jī)械設(shè)備的功能組合設(shè)計是機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計的常用方法，將常規(guī)的單螺桿擠出機(jī)與行星擠出機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)功能的組合，得到了行星單螺桿一體化擠出機(jī)。行星單螺桿一體化擠

2、出機(jī)不僅具有高效的塑化熔融性能、較強(qiáng)的聚合物熔體建壓能力，而且能夠很好地改善常規(guī)行星擠出機(jī)擠出穩(wěn)定性差的缺陷，能夠進(jìn)一步擴(kuò)展其應(yīng)用范圍。行星單螺桿一體化擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其中的聚合物熔體流動特性更加復(fù)雜，運(yùn)用解析法與實(shí)驗(yàn)法從本質(zhì)上認(rèn)識聚合物的流動與混合特性比較困難。此外，運(yùn)用解析法與實(shí)驗(yàn)法對行星單螺桿一體化擠出機(jī)的單螺桿部分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計也耗時耗力，而借助于現(xiàn)代計算分析方法能夠很好地解決上述問題。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴構(gòu)建了行

3、星單螺桿一體化擠出機(jī)三維模型，運(yùn)用CFD軟件Polyflow對模型的流場進(jìn)行有限元數(shù)值模擬，深入分析了行星單螺桿一體化擠出機(jī)的壓力分布、建壓特性、速度分布及局部剪切速率等流場特性。⑵設(shè)計正交數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建三維模型，開展有限元模擬分析計算，分析各組模型的建壓特性、穩(wěn)壓特性、壓力波動、速度分布及剪切速率等流場特性。通過分析對比，獲得流場特性最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)組，將該組中的單螺桿結(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)合行星段作為基準(zhǔn)進(jìn)行后續(xù)分析研究。⑶以正交數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)的分