雙尺度LCM工藝的樹脂流動的數(shù)值模擬.pdf

1、纖維束編織或縫合的預(yù)制體具有雙尺度多孔介質(zhì)特性。近年來實驗研究表明，樹脂在雙尺度多孔纖維預(yù)制體中流動時，流動前沿的上游附近存在半飽和區(qū)。這對基于假定將樹脂在纖維預(yù)制體流動過程處理為牛頓流體在單尺度多孔介質(zhì)的流動問題的充模理論模型及模擬方法提出了挑戰(zhàn)，導(dǎo)致目前的理論模擬高估了充模的壓力。基于存在半飽和區(qū)域的實驗現(xiàn)象，一些學(xué)者建立較真實反映樹脂在雙尺度纖維預(yù)制體中偏離Darcy流動特征的修正模型（沉浸模型）來研究雙尺度多孔介質(zhì)中的不飽和流動

2、。
　　本文通過體積均勻化的方法建立了樹脂在纖維束間和纖維束內(nèi)流動的控制方程，基于沉浸模型，在方程的等式的右邊引入一個非零的沉浸項。通過采用控制體有限元法對方程進行數(shù)值求解，并通過具體的實例，模擬了樹脂在多孔介質(zhì)中的壓力分布和飽和度分布。
　　本文的主要工作如下:
　　1、本文主要介紹了有限元的理論基礎(chǔ)以及有限元法的單元及插值函數(shù)的構(gòu)造，其中詳細地介紹了三角形單元和四面體單元;采用體積均勻化的方法建立了樹脂在雙尺度多孔

3、介質(zhì)中流動的控制方程以及推導(dǎo)出沉浸項的表達式;生成有限元方程并設(shè)計算法，針對不同規(guī)格的預(yù)制體模擬樹脂在流動過程中的壓力分布和飽和度分布。
　　2、本文分別模擬了一維、二維和三維預(yù)制體中的樹脂流動，可以得出:樹脂在一維的雙尺度多孔介質(zhì)中流動時，在飽和區(qū)域，流動壓力與流動前沿呈線性關(guān)系，在半飽和區(qū)域，流動壓力與流動前沿不再呈線性關(guān)系，并且非線性區(qū)域由流動前沿決定。樹脂在二維和三維的雙尺度多孔介質(zhì)中流動時，開始注入時，壓力很大，即將填充