本文關(guān)鍵詞：雙基推進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,為了使固體推進(jìn)劑能夠順利擠出,需要較高的螺壓溫度,且由于強(qiáng)烈的螺旋擠壓作用,固體推進(jìn)劑中的高能材料容易出現(xiàn)燃燒爆炸危險(xiǎn),因此導(dǎo)致的事故也很多。由于螺旋擠出機(jī)的復(fù)雜性以及推進(jìn)劑流動(dòng)的復(fù)雜性,利用實(shí)驗(yàn)去研究轉(zhuǎn)速、溫度等參數(shù)對(duì)擠出過(guò)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(xiǎn)性變高,從安全性的角度也是很難實(shí)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(wèn)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(duì)GR-35雙基推進(jìn)劑的螺壓擠出工藝進(jìn)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(jìn)行網(wǎng)格劃分,對(duì)擠出段利用網(wǎng)格重疊技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)格劃分；然后根據(jù)GR-35雙基推進(jìn)劑的物料參數(shù)、擠出的工藝參數(shù)以及冪律方程,通過(guò)非線性擬合得到擠出過(guò)程及成型過(guò)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(guò)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(guò)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(jìn)劑擠出過(guò)程中,其物理參數(shù)是不斷變化的,當(dāng)螺桿較長(zhǎng)時(shí),溫度變化會(huì)非常明顯,會(huì)對(duì)生產(chǎn)安全帶來(lái)極大隱患。本文研究了不同參數(shù)對(duì)螺壓擠出過(guò)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(duì)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(huì)明顯影響物料的參數(shù),在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)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(xiǎn)。針對(duì)擠出口模,也利用Gambit軟件得到口模模型并進(jìn)行網(wǎng)格劃分,對(duì)模型的表面進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化。研究了正常工藝條件下GR-35雙基推進(jìn)劑成型過(guò)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(jìn)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(zhǎng)度,對(duì)物料溫度、剪切速率及擠出速度影響都不明顯,而對(duì)壓力有較明顯的影響,且成型段越長(zhǎng),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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V512
【目錄】：

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