同向双螺杆挤出过程不同螺杆组合的混合性能分析VIP免费

北京化工大学硕士学位论文同向双螺杆挤出过程不同螺杆组合的混合性能分析姓名：刘青烽申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：冯连勋;马秀清20060609jE京化工夫学硕士研究生掌位靛。文同向双螺杆挤出过程不同螺杆组合的混合性能分析摘要本文利用专业CFD(ComputationalFluidDynamics)软件POLYFL0w对啮合同向双螺杆挤出过程不同螺杆构型下的组合流道进行了流场分析。建立了全充满状态下的三维等温非牛顿流场模型，模型的几何尺寸和边界条件取自实际尺寸和实际条件。流场模拟分为两个部分，一部分为稳态流场模拟，即流场计算与时问无关。通过编程计算出流道的结点坐标及单元的结点编号，建立有限元模型。另一部分为基于时间的拟稳态流场模拟，即流场计算考虑了时间的累积效应。通过PoLYFLow的前处理模块G√呱侣IT建立有限元模型。两种流场计算下的几何参数和边界条件一致。在稳态流场模拟中，对七种螺杆构型下的流场进行计算，得到了速度场、压力场、剪切速率场、剪切粘度场、剪切应力场等，并对结果进行了后处理。通过稳态流场的计算结果，分析了七种螺杆构型的正向输送能力、轴向分布混合能力和分散混合能力。在拟稳态流场模拟中，采用了PT’A(PanicleTrackingAnalvsis)法对流场计算结果进行了统计学后处理。后处理结果包括累积停留时间分布和停留时间分布、累积最大剪切速率分布、固定百分比示踪粒子最大剪切速率随时间分布、累积最大剪切应力分布等。通过这些结果分析了七种螺杆构型的轴向分布混合能力和分散混合能力。对两种流场模拟下所得的结果进行分析后，所得结论一致。七种螺杆构型的分布混合性能由大到小依次为：全反向捏合盘、正向捏合盘+反向捏合盘、正向螺纹+反向捏合盘、全正向捏合盘、正向螺纹+正向捏合盘、全正向螺纹，其中的全正向捏合盘包括错列角为60。和30。两种，分布混合能力前者高于后者；七种螺杆构型的分散混合性能由大到小依次为：全反向捏合盘、正向捏合盘+反向捏合盘、全正向捏合盘、正向螺纹+反向捏合盘、正向螺纹+正向捏合盘、错列角为60。的全正向捏合盘、全正向螺纹。最后，为了验证POLYFL0w软件对双螺杆挤出流场计算的可行性和可靠性，进行了验证实验，考察了两种螺杆构型的分散混合能力。实验结果表明，流场计算结果是正确的。关键词：啮合同向双螺杆，螺杆构型，稳态流场分析，拟稳态流场分析，混合性能jC京化工大学硕士研究生学位论文THEMD【INGCHARACTERISTICSFoRDIFFERENTSCREWCONFIGURATIoNSINCO—RoTATINGTWINSCREWEXTRUSl0NAbstractInthispaper,theflowfieldsofthecombinedchannelsofdifferentscrewconfigurationsinintermeshingCO—rotatingtwinscrewextrusionwereanalyzed．TheprofessionalpackageofComputationalFluidDynamics，POLYFLOW,wasusedtosimulatetheseflowfields．Thethree．dimensionalisothermalNon-Newtonianmodelof血llfilledchannelwasestablished．Thegeometryandtheboundaryconditionsofthemodelscomefromtherealconditions．Thesimulationsofflowfieldconsistoftwoparts．Onewasthesteadyflow,whichisindependenceontime．TheFEMmodelswereachievedbycompilingCprogram．Anotheristhequasi-steadyflowdependenceontime，andthetimecumulativeeffectwascontained．TheFEMmodelswereachievedthroughGAMBIT,thepre—moduleofPOLYFLOW．Theconfigurationsofbothsimulationswereidentical．IntheSimulationofsteadyflow,theflowfieldsofsevenkindsofchannelwereanalyzed，velocityprofile，pressureprofile，shear-rateprofile，shearviscosityprofileandtheshear-stressprofilewereobtained．Post—processorwasusedtoanalyzethoseprofiles．Theforwardtransportingperformance，axialdistributivemixingandthedispersivemixingofsevenkindsofscrewconfigurationswereanalyzedbasedonthoseresultsofthesteadyflow．Inthesimulationofquasi—steadyflow,astatisticsanalysis，themethodofParticleTrackingAnalysis，wasusedtopost—treattheresultsofthesimulation．TheresultsofstatisticsanalysisincludetheCu...