Современные информационные технологии/1.Компьютерная инженерия

Бех С.В.

НТУУ «Київський політехнічний інститут», Україна

Моделювання процесів змішування розплавів термопластів з різними фізичними властивостями в системі ANSYS(Fluent)

Моделювання процесів змішування базується на дослідження взаємодії розплавів термопластів з різною концентрацією в зоні змішування черв’ячного екструдера. Змішування полімерів є одним із ефективних способів створення матеріалів з заданим комплексом властивостей. Полімерні композиції є складними системами, що обумовлює емпіричний підхід у дослідженнях та відсутність теорії їх переробки.

Існує описання інженерного підходу щодо дослідження процесу змішування. Вивчається безпосередньо сама суміш і пропонуються методи її кількісного описання. Особлива увага звертається на те, що в процесі проведення аналізу взаємне положення компонентів, які змішуються, повинно бути не випадковим, а визначеним. Досліджено, що початкова орієнтація компонентів відносно спрямування потоку в змішувачі є головним фактором в аналізі процесу змішування. В роботах наводяться кількісні методи оцінки ролі дифузії, деформації зсуву і розтягнення в системі при змішуванні. Розглядається питання про витрати енергії на здійснення процесу змішування.

Останнім часом особливого застосування набули чисельні методи дослідження процесів змішування та переробки полімерів, оскільки вони дають високий рівень точності в оцінці результатів.

Дані обчислювання виконуються в системі ANSYS(Fluent).

При дослідженні змішування двох полімерів з різними фізичними властивостями в коаксіальному зазорі для нас задачею полягає виявлення процесу змішування в різних перерізах в радіальному напрямку.

Вихідні дані:

Внутрішній діаметр каналу:_;

_{Зовнішній діаметр каналу:;}

Довжина каналу: ;

Товщина радіального зазору:;

Швидкість на вході:

Кількість вузлів: 118218

Кількість елементів: 109440

Рис.1.Схема коаксіального зазору

Рис. 2. Сітка

Рис. 3. Граничні умови на вході в коаксіальний зазор

Для дослідження динаміки розподілу концентрації в окружному напрямку вздовж коаксіального зазору значення концентрації одного і другого полімерного матеріалу задавалися циклічно. Циклічно задані умови дають змогу уникнути систематичних похибок і отримати більш точне уявлення про розподіл більш концентрованого полімеру зі зміною довжини коаксіального зазору.

У процесі розв’язання задачі було отримано якісну картину розподілу концентрації в коаксіальному зазорі.

Рис. 4. Розподіл концентрації на зовнішньому циліндрі

Рис. 5. Розподіл в’язкості на зовнішньому циліндрі

Рис. 6. Розподіл концентрації на площині при R=40мм.