氣泡生長的理論模擬及可視化實(shí)驗(yàn)臺的建立.pdf

1、泡沫塑料成型加工涉及到材料、工藝和設(shè)備,隨著泡沫塑料應(yīng)用的逐漸廣泛,對發(fā)泡過程的研究也越來越深入,而氣泡的生長是發(fā)泡過程中最重要的環(huán)節(jié),理解氣泡生長的機(jī)理并研究不同參數(shù)對于氣泡生長過程的影響對于控制發(fā)泡過程、改善制品的結(jié)構(gòu)與性能具有重要的意義。
　　 論文首先以細(xì)胞模型作為氣泡生長的物理模型,從理論上推導(dǎo)出了基于三種不同本構(gòu)方程(牛頓流體本構(gòu)方程、冪律流體本構(gòu)方程和dewitt粘彈性本構(gòu)方程)的氣泡生長數(shù)學(xué)模型,并將這三個數(shù)學(xué)模

2、型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算后與前人的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比后發(fā)現(xiàn):dewitt模型與氣泡生長的實(shí)際情況最為吻合,冪律模型次之,而牛頓模型模擬得出的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果差別最大。
　　 論文以dewitt模型為例模擬分析了氣泡生長的機(jī)理,其中主要包括動量傳遞和質(zhì)量傳遞,動量傳遞主要存在于氣泡生長的初期,而質(zhì)量傳遞則在氣泡生長的全過程中都存在。通過對各參數(shù)的研究發(fā)現(xiàn),系統(tǒng)溫度、系統(tǒng)初始壓力、擴(kuò)散系數(shù)、亨利常數(shù)以及聚合物彈性等的升高／增大對氣泡生長起促進(jìn)作用

3、,聚合物熔體黏度和表面張力等的升高／增大對氣泡的生長起阻礙作用。
　　 論文還模擬研究了兩種典型聚合物體系無定形的聚苯乙烯(PS)和結(jié)晶型的聚丙烯(PP)材料在二氧化碳為發(fā)泡劑條件下的氣泡生長過程。表明在發(fā)泡溫度區(qū)間內(nèi),溫度對于PS／C02體系氣泡生長的影響比較緩和,而PP／CO2體系由于黏度隨溫度的變化非常劇烈,其發(fā)泡過程則對溫度的變化非常敏感。在相同溫度下PP／C02體系相比于PS／CO2體系來說,氣泡生長速率更快,最終模擬