聚合物成型中熔體充填過程的Level set方法研究.pdf

1、熔體充填過程是聚合物成型過程的一個重要階段，該階段涉及型腔內(nèi)的壓力變化及熔體前沿界面問題。此階段壓力變化幅度大，熔體流動行為復(fù)雜。傳統(tǒng)的經(jīng)驗和技巧己遠(yuǎn)不能有效而準(zhǔn)確地對成型過程中熔體流動行為進行控制，也就無法確保成型制件的最終質(zhì)量與性能。我們必須了解型腔中的熔體流動行為，根據(jù)熔體的流動模式采取相應(yīng)的措施以確保制件的質(zhì)量。通過對聚合物熔體充填型腔過程的模擬，可以預(yù)測出熔體在型腔內(nèi)的流動模式、型腔內(nèi)各點的壓力及速度隨時間的變化等，并可為工程

2、實際提供一個以科學(xué)定量和科學(xué)分析為基礎(chǔ)的實用技術(shù)手段。與此同時，數(shù)值模擬的結(jié)果也為工程人員進行產(chǎn)品設(shè)計、模具設(shè)計以及優(yōu)化工藝參數(shù)提供了重要的數(shù)據(jù)，這對于提高成型技術(shù)的應(yīng)用水平具有重要的科學(xué)意義。 本文以薄壁型腔中的熔體流動為例，從粘性流體力學(xué)的基本理論出發(fā)，對聚合物成型中熔體充填階段的物理過程進行了詳細(xì)的剖析。并經(jīng)過合理的假設(shè)和簡化，基于Hele-Shaw流動模型以及Level set方法，把聚合物成型中熔體充填過程的流動模擬歸

3、結(jié)為關(guān)于壓力、速度的偏微分方程的求解問題，其材料模型采用相對簡單的適合描述成型過程中熔體粘度特性的冪律模型。 對于充填過程中熔體前沿界面的追蹤，目前國內(nèi)外研究人員主要采用控制體積法實現(xiàn)?？紤]到Level set方法在追蹤界面方面的優(yōu)點，本文采用level set方法實現(xiàn)對前沿界面的追蹤，并運用重新初始化方法修正符號距離函數(shù)，使得界面追蹤更加準(zhǔn)確。文中對于level set方程的重新初始化和空間方向的離散均采用WENO方法來實現(xiàn)