冰箱充型用硬質(zhì)聚氨酯泡沫發(fā)泡過程數(shù)值模擬.pdf

1、硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料因其優(yōu)良的隔熱保溫、獨特的抗水滲透及化學穩(wěn)定性，加上輕質(zhì)、成型方便，成為冰箱保溫層不可或缺的材料。針對冰箱門體因硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料充型脫模后的變形易產(chǎn)生報廢返修問題，本文擬采用基于數(shù)值仿真的解決思路。從聚氨酯泡沫凝膠發(fā)泡過程的化學反應動力學出發(fā)，認識聚氨酯生成機理，通過數(shù)值仿真提取影響泡沫性能的關鍵參數(shù)。
　　 利用流變學理論研究聚氨酯泡沫流動充型。本文選擇FLUENT軟件，采用SIMPLE算法及VOF模型，建

2、立聚氨酯材料發(fā)泡過程中的數(shù)學模型，建立計算聚氨酯泡沫發(fā)泡過程化學反應程度的標量方程，同時考慮化學反應放熱與物理發(fā)泡劑蒸發(fā)吸熱效果，并通過二次開發(fā)程序?qū)崿F(xiàn)材料參數(shù)的定義以及控制方程源項參數(shù)的定義。將泡沫的膨脹過程簡化為非定常層流流動過程，化學反應程度與流動過程分開計算。在二維矩形區(qū)域內(nèi)放入2.16kg的聚氨酯混合液，聚氨酯混合液膨脹40s后，得到發(fā)泡過程中泡沫體的溫度、密度、溫度場的分布規(guī)律。其密度降至約30kg/m3，混合液內(nèi)最高溫度上

3、升至137.8014℃，后期交聯(lián)反應100s時溫度升高至153.5989℃，化學反應高度放熱。測量門體變形及聚氨酯樣品的物性參數(shù)。采用高度游標卡尺和光學精密平臺搭配，將冰箱門三個頂點墊平，測量門體立柱的變形量，得到兩個門體的最大變形量分別為2.56mm和2.42mm。測量門體內(nèi)聚氨酯樣品的密度約為42.6037kg/m3，導熱系數(shù)約為0.02626W/(m·K)，比熱容約為2380.455J/kg·K。
　　 最后利用ABAQU

4、S軟件分別對門體充型用的聚氨酯泡沫層和門體組件組合而成的門體結構進行脫模冷卻過程的溫度場、熱變形分析。溫度場分析結果顯示門體外殼構件對門體脫模冷卻的溫度場影響不大。整塊的聚氨酯材料的脫模冷卻熱變形趨勢呈中間向門內(nèi)側(cè)凸起，而門體的變形呈現(xiàn)中間向門外側(cè)凸起，與實際測量的變形趨勢相符，表明門體的外殼結構嚴重影響門體的變形。仿真結果與測量結果的差異說明是仿真模型的簡化、材料物性參數(shù)等方面的因素所致。當聚氨酯泡沫不受外殼限制時，其收縮變形十分明顯