偏心轉(zhuǎn)子擠出機(jī)是一種基于拉伸流變?cè)淼母叻肿硬牧纤芑斶\(yùn)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)了由正應(yīng)力起主要作用的熔融塑化輸運(yùn)。鑒于其獨(dú)特的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,基于單向流固耦合方法的數(shù)值模擬對(duì)偏心轉(zhuǎn)子擠出機(jī)的流場(chǎng)特性和結(jié)構(gòu)力場(chǎng)進(jìn)行研究,以直觀(guān)展示聚合物熔體的流動(dòng)特點(diǎn)和轉(zhuǎn)子的受力變形規(guī)律,該研究對(duì)偏心轉(zhuǎn)子擠出機(jī)的工藝條件選擇和結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有重要的參考價(jià)值。本文首先對(duì)偏心轉(zhuǎn)子擠出機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、輸運(yùn)機(jī)理和轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹,針對(duì)熔體流動(dòng)的復(fù)雜性做出了合理假設(shè),在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了熔體流場(chǎng)的數(shù)值模型,利用流體力學(xué)軟件FLUENT及動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)對(duì)偏心轉(zhuǎn)子擠出機(jī)流場(chǎng)進(jìn)行瞬態(tài)模擬,詳細(xì)分析其熔體壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)的分布特點(diǎn)。在流場(chǎng)模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上,用結(jié)構(gòu)分析模塊Static Structure對(duì)偏心轉(zhuǎn)子進(jìn)行應(yīng)力和變形計(jì)算,研究了不同轉(zhuǎn)速、定轉(zhuǎn)子嚙合間隙、偏心距和轉(zhuǎn)子半徑對(duì)流場(chǎng)分布和轉(zhuǎn)子變形的影響規(guī)律,最后在相同條件下將實(shí)驗(yàn)和模擬熔體壓力進(jìn)行了對(duì)比,不同流場(chǎng)位置的熔體壓力變化規(guī)律一致,驗(yàn)證了數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性。研究結(jié)果表明在一個(gè)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)周期內(nèi),不同時(shí)刻下的流場(chǎng)分布規(guī)律基本相同,沿?cái)D出方向,熔體壓力先增大后減小,密閉容腔... 

【文章來(lái)源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：106 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

不同加工流場(chǎng)下聚合物塑化輸運(yùn)原理示意圖

第一章緒論3作用，動(dòng)板和滑板的協(xié)同作用會(huì)使聚合物輸運(yùn)體積連續(xù)地周期性變化，在強(qiáng)烈的拉伸形變作用下物料向前輸送，使聚合物的流動(dòng)速度梯度沿輸運(yùn)方向上的分量即拉伸流動(dòng)占主要支配地位，偏心轉(zhuǎn)子擠出機(jī)的加工原理正是基于這種以體積拉伸形變?yōu)橹鲗?dǎo)作用的塑化輸運(yùn)。1.2.2基于偏心轉(zhuǎn)子擠出機(jī)的實(shí)驗(yàn)研究為促進(jìn)對(duì)現(xiàn)有材料的改進(jìn)和提高單一材料的性能，關(guān)于聚合物共混物的研究和制備越來(lái)越多，但同時(shí)也提高了塑化加工方法在制備聚合物多組分共混體系時(shí)達(dá)到的分散混合效果的要求。在制備聚合物基納米復(fù)合材料的擠出設(shè)備中，偏心轉(zhuǎn)子擠出機(jī)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(zhuǎn)子擠出機(jī)和單螺桿擠出機(jī)制備了不同維度納米復(fù)合材料（PP/Nano-TiO2），研究了復(fù)合材料中納米粒子在不同加工流場(chǎng)下的分散性，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，相比單螺桿擠出加工的復(fù)合材料性能，基于體積脈動(dòng)形變?cè)淼钠霓D(zhuǎn)子擠出加工的PP/Nano-TiO2中納米粒子的分散性更好，且復(fù)合材料的綜合性能更優(yōu)。證實(shí)了偏心轉(zhuǎn)子擠出機(jī)的塑化加工是以拉伸形變?yōu)橹鲗?dǎo)，說(shuō)明納米復(fù)合材料在拉伸形變作用下經(jīng)受了周期性地“壓縮-膨脹”混合過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)了納米粒子團(tuán)聚體的多梯度漸進(jìn)分散混合機(jī)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(jī)和偏心轉(zhuǎn)子擠出機(jī)制備了PC/PP復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)在拉伸流場(chǎng)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(chǎng)下形成

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文10第二章流固耦合的數(shù)值模擬基礎(chǔ)本章首先介紹了常規(guī)尺寸偏心轉(zhuǎn)子擠出機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，根據(jù)偏心轉(zhuǎn)子在自轉(zhuǎn)的同時(shí)等速反方向公轉(zhuǎn)的特點(diǎn)，詳細(xì)分析了轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后結(jié)合流固耦合有限元法的基本理論，闡述了流場(chǎng)計(jì)算與固體結(jié)構(gòu)求解的理論依據(jù)和應(yīng)用方程，最后介紹了數(shù)值模擬所用的流體計(jì)算軟件Fluent和結(jié)構(gòu)分析軟件StaticStructure相關(guān)功能原理，以及所涉及的關(guān)鍵技術(shù)。2.1偏心轉(zhuǎn)子擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)及輸送原理2.1.1偏心轉(zhuǎn)子擠出機(jī)的基本結(jié)構(gòu)基于體積拉伸形變?cè)淼钠霓D(zhuǎn)子擠出機(jī)是一種新型塑化擠出裝置，主要由偏心轉(zhuǎn)子擠壓系統(tǒng)、動(dòng)力與傳動(dòng)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)子周期性的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了容腔物料體積的連續(xù)周期性變化。基本結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，由定子和一根偏心轉(zhuǎn)子組成，轉(zhuǎn)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(gè)半圓和長(zhǎng)度為4（為轉(zhuǎn)子偏心距）的兩條直線(xiàn)所組成的長(zhǎng)圓形，轉(zhuǎn)子的立體結(jié)構(gòu)由半徑為的圓形掃描與其圓心相距，螺距為的軸線(xiàn)而成，定子是由長(zhǎng)圓形繞自身軸線(xiàn)做導(dǎo)程為2的螺旋運(yùn)動(dòng)所形成，定子導(dǎo)程為轉(zhuǎn)子螺距的兩倍。圖2-1偏心轉(zhuǎn)子擠出機(jī)的基本結(jié)構(gòu)Fig.2-1Basicstructureofeccentricrotorextruder從圖中可以看出，轉(zhuǎn)子由多個(gè)偏心螺旋段組成，且每段有著不同的偏心距、轉(zhuǎn)子半

【參考文獻(xiàn)】：
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