基于可压缩两相流模型的注射成型填充模拟

作     者：王振海 贾伟 董勤喜 于行 WANG Zhenhai;JIA Wei;DONG Qinxi;YU Hang

作者机构：海南大学土木建筑工程学院海口570228 东玺技术(山东)有限公司济南250003 

出 版 物：《工程塑料应用》 (Engineering Plastics Application)

年 卷 期：2024年第52卷第2期

页      面：66-74页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：海南省院士创新科研专项(YSPTZX202106) 

主　　题：注射成型 可压缩两相流模型 有限体积法 流体体积法 填充模拟 

摘      要：基于现有的超算平台及有限体积法计算程序,开发了一种用于注射成型的三维数值模拟计算模型。该模型数值方法基于可压缩两相流,考虑了熔体和气体的密度变化,即将熔体和空气这两种不同性质的流体,采用同一套控制方程进行计算。采用有限体积法进行离散,通过压力隐式算子分割算法(PISO)求解压力-速度耦合方程组,结合流体体积(VOF)法进行界面追踪。首先模拟了带圆柱嵌件的平板型腔填充过程,采用六面体为主导的方法划分了三种不同网格系统,定量比较三种网格下的速度基本一致,从而验证了网格的收敛性。考虑到计算效率,选取M2(网格数为106876个)网格系统,模拟了温度、剪切速率和压力在不同截面上的分布。结果表明,在填充时间(t)为0.6,0.8,1.4 s时刻下熔体流体前沿的界面追踪模拟与实验吻合;在更复杂的不均匀厚度凹槽平板熔体填充模拟过程中,塑料熔体注入型腔时,会先在薄壁凹槽内流动,随后流进厚壁区域。在t为0.125,0.25,0.375 s时刻下的流动前沿会产生形状像喷泉的流锋,这种流动现象可以通过三维模型预测,与商业软件仿真结果呈现基本一致。随着填充速率的增大,注射压力数值与Moldflow结果更接近。