偏心轉子擠出機是一種基于拉伸流變原理的高分子材料塑化輸運設備,實現(xiàn)了由正應力起主要作用的熔融塑化輸運。鑒于其獨特的空間拓撲結構和復雜的運動規(guī)律,基于單向流固耦合方法的數(shù)值模擬對偏心轉子擠出機的流場特性和結構力場進行研究,以直觀展示聚合物熔體的流動特點和轉子的受力變形規(guī)律,該研究對偏心轉子擠出機的工藝條件選擇和結構優(yōu)化具有重要的參考價值。本文首先對偏心轉子擠出機的基本結構、輸運機理和轉子運動規(guī)律進行了簡要介紹,針對熔體流動的復雜性做出了合理假設,在此基礎上構建了熔體流場的數(shù)值模型,利用流體力學軟件FLUENT及動網格技術對偏心轉子擠出機流場進行瞬態(tài)模擬,詳細分析其熔體壓力場、速度場的分布特點。在流場模擬結果的基礎上,用結構分析模塊Static Structure對偏心轉子進行應力和變形計算,研究了不同轉速、定轉子嚙合間隙、偏心距和轉子半徑對流場分布和轉子變形的影響規(guī)律,最后在相同條件下將實驗和模擬熔體壓力進行了對比,不同流場位置的熔體壓力變化規(guī)律一致,驗證了數(shù)值模擬結果的可靠性。研究結果表明在一個轉子運動周期內,不同時刻下的流場分布規(guī)律基本相同,沿擠出方向,熔體壓力先增大后減小,密閉容腔... 

【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：106 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同加工流場下聚合物塑化輸運原理示意圖

第一章緒論3作用，動板和滑板的協(xié)同作用會使聚合物輸運體積連續(xù)地周期性變化，在強烈的拉伸形變作用下物料向前輸送，使聚合物的流動速度梯度沿輸運方向上的分量即拉伸流動占主要支配地位，偏心轉子擠出機的加工原理正是基于這種以體積拉伸形變?yōu)橹鲗ё饔玫乃芑斶\。1.2.2基于偏心轉子擠出機的實驗研究為促進對現(xiàn)有材料的改進和提高單一材料的性能，關于聚合物共混物的研究和制備越來越多，但同時也提高了塑化加工方法在制備聚合物多組分共混體系時達到的分散混合效果的要求。在制備聚合物基納米復合材料的擠出設備中，偏心轉子擠出機加工的材料綜合性能最佳，特別在改善納米粒子的分散混合性能方面表現(xiàn)的尤為突出。陳榮源[19]分別用偏心轉子擠出機和單螺桿擠出機制備了不同維度納米復合材料（PP/Nano-TiO2），研究了復合材料中納米粒子在不同加工流場下的分散性，實驗發(fā)現(xiàn)，相比單螺桿擠出加工的復合材料性能，基于體積脈動形變原理的偏心轉子擠出加工的PP/Nano-TiO2中納米粒子的分散性更好，且復合材料的綜合性能更優(yōu)。證實了偏心轉子擠出機的塑化加工是以拉伸形變?yōu)橹鲗�，說明納米復合材料在拉伸形變作用下經受了周期性地“壓縮-膨脹”混合過程，從而實現(xiàn)了納米粒子團聚體的多梯度漸進分散混合機理，如圖1-2所示。圖1-2體積拉伸形變作用下納米粒子的混合分散模型Fig.1-2NanoparticlemixingdispersionmodelbasedonvolumeelongationdeformationYu等[20]分別用傳統(tǒng)雙螺桿擠出機和偏心轉子擠出機制備了PC/PP復合材料，發(fā)現(xiàn)在拉伸流場下，PC/PP共混物的分散相尺寸較小，且分布更加均勻，與剪切流場下形成

華南理工大學碩士學位論文10第二章流固耦合的數(shù)值模擬基礎本章首先介紹了常規(guī)尺寸偏心轉子擠出機的基本結構和工作原理，根據(jù)偏心轉子在自轉的同時等速反方向公轉的特點，詳細分析了轉子的運動規(guī)律，然后結合流固耦合有限元法的基本理論，闡述了流場計算與固體結構求解的理論依據(jù)和應用方程，最后介紹了數(shù)值模擬所用的流體計算軟件Fluent和結構分析軟件StaticStructure相關功能原理，以及所涉及的關鍵技術。2.1偏心轉子擠出機的結構及輸送原理2.1.1偏心轉子擠出機的基本結構基于體積拉伸形變原理的偏心轉子擠出機是一種新型塑化擠出裝置，主要由偏心轉子擠壓系統(tǒng)、動力與傳動系統(tǒng)、成型系統(tǒng)和綜合控制系統(tǒng)所組成[72]，其中最為核心的部分就是擠壓系統(tǒng)，由于其特殊的空間拓撲結構和轉子周期性的運動特點，實現(xiàn)了容腔物料體積的連續(xù)周期性變化�；窘Y構如圖2-1所示，由定子和一根偏心轉子組成，轉子螺旋段的橫截面均為圓形，而定子的螺旋段橫截面是由半徑為的兩個半圓和長度為4（為轉子偏心距）的兩條直線所組成的長圓形，轉子的立體結構由半徑為的圓形掃描與其圓心相距，螺距為的軸線而成，定子是由長圓形繞自身軸線做導程為2的螺旋運動所形成，定子導程為轉子螺距的兩倍。圖2-1偏心轉子擠出機的基本結構Fig.2-1Basicstructureofeccentricrotorextruder從圖中可以看出，轉子由多個偏心螺旋段組成，且每段有著不同的偏心距、轉子半

【參考文獻】：
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本文編號：3508182