本文關(guān)鍵詞：雙基推進劑螺壓擠出成型工藝流變特性的數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《南京理工大學(xué)》 2015年

雙基推進劑螺壓擠出成型工藝流變特性的數(shù)值模擬研究

鐘婷婷  

【摘要】：擠出成型是雙基固體火箭推進劑生產(chǎn)的一種重要工藝,主要分為單螺桿生產(chǎn)工藝以及雙螺桿生產(chǎn)工藝,其中單螺桿擠出工藝占很大比例。但在實際生產(chǎn)過程中,為了使固體推進劑能夠順利擠出,需要較高的螺壓溫度,且由于強烈的螺旋擠壓作用,固體推進劑中的高能材料容易出現(xiàn)燃燒爆炸危險,因此導(dǎo)致的事故也很多。由于螺旋擠出機的復(fù)雜性以及推進劑流動的復(fù)雜性,利用實驗去研究轉(zhuǎn)速、溫度等參數(shù)對擠出過程安全性的影響是非常困難的,且隨意改變參數(shù)容易導(dǎo)致擠出危險性變高,從安全性的角度也是很難實現(xiàn)的。隨著數(shù)值模擬技術(shù)的不斷發(fā)展,利用模擬仿真技術(shù)解決上述問題逐漸引起了人們的關(guān)注。本文主要借助POLYFLOW軟件,利用瞬態(tài)模型對GR-35雙基推進劑的螺壓擠出工藝進行研究,旨在找出一種適合含能材料擠出成型工藝安全的模擬手段及方法。首先,本文利用Gambit建立擠出螺桿模型及成型口模模型并進行網(wǎng)格劃分,對擠出段利用網(wǎng)格重疊技術(shù)進行網(wǎng)格劃分；然后根據(jù)GR-35雙基推進劑的物料參數(shù)、擠出的工藝參數(shù)以及冪律方程,通過非線性擬合得到擠出過程及成型過程的邊界條件。而后根據(jù)瞬態(tài)模型得到正常工藝條件下擠出過程中物料的參數(shù)變化情況。根據(jù)模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn),螺桿擠出過程中螺棱位置的溫度、壓力、剪切速率、速度均較高；靠近出口的位置溫度、壓力、剪切速率都變大,而速度變小。結(jié)果表明在推進劑擠出過程中,其物理參數(shù)是不斷變化的,當(dāng)螺桿較長時,溫度變化會非常明顯,會對生產(chǎn)安全帶來極大隱患。本文研究了不同參數(shù)對螺壓擠出過程物料參數(shù)的影響,包括螺桿轉(zhuǎn)速、螺桿溫度以及套筒溫度。結(jié)果表明,在螺桿相同的位置,隨著轉(zhuǎn)速的不斷增加,藥料溫度、壓力、剪切速率以及速度均增加；隨著螺桿溫度或套筒溫度的升高,物料溫度和速度均升高,壓力和剪切速率均減��；螺桿溫度的變化對物料參數(shù)的影響比套筒溫度更加明顯。因此,外部溫度的變化會明顯影響物料的參數(shù),在實際生產(chǎn)過程中,一定要保證外部溫度在可控的范圍內(nèi),否則容易導(dǎo)致物料溫度、壓力等參數(shù)變化,從而導(dǎo)致擠出質(zhì)量變差,甚至?xí)鹑紵ㄎｋU。針對擠出口模,也利用Gambit軟件得到口模模型并進行網(wǎng)格劃分,對模型的表面進行網(wǎng)格細化。研究了正常工藝條件下GR-35雙基推進劑成型過程的物料參數(shù)變化,發(fā)現(xiàn)從模具的入口到出口溫度、剪切速率、速度變化明顯,進入成型段后變化不大,而壓力在成型段才有明顯的變化。改變成型段長度,對物料溫度、剪切速率及擠出速度影響都不明顯,而對壓力有較明顯的影響,且成型段越長,初始擠出壓力越大。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V512
【目錄】：

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