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基于不同进气角度下的塑料片材气辅挤出数值模拟及实验探究

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基于不同进气角度下的塑料片材气辅挤出数值模拟及实验探究

作者：王瑞喆南昌大学

学位级别：硕士

气体辅助挤出成型技术是一种基于传统挤出工艺发展出来的具有广阔前景的新型聚合物加工技术,因其能通过在聚合物熔体与口模内壁面之间形成一层薄气垫膜层从而有效改善传统挤出过程中熔体挤出胀大等缺陷而备受国内外学者和业界的重视。... 详细信息

气体辅助挤出成型技术是一种基于传统挤出工艺发展出来的具有广阔前景的新型聚合物加工技术,因其能通过在聚合物熔体与口模内壁面之间形成一层薄气垫膜层从而有效改善传统挤出过程中熔体挤出胀大等缺陷而备受国内外学者和业界的重视。纵观目前的气辅挤出研究,大多都是研究口模截面形状或工艺参数对气辅挤出成型在挤出制品界面尺寸及气垫层稳定性的影响,而关于口模内注气角度对气辅挤出制品质量的影响等方面鲜有研究。本文以聚合物片材为研究对象,通过对其在气辅挤出成型的理论分析和实验研究,揭示了进气角度对塑料片材气辅挤出过程的影响机理,并进一步探究不同聚合物材料对进气角度的适应性,最终提出合理有效的片材气辅挤出口模进气角度选用原则,为塑料片材气辅挤出制品质量的提高提供可靠的科学依据。本论文主要工作内容如下:(1)简要介绍了聚合物挤出成型的起源、发展和工艺改进,概括阐述了气辅挤出成型技术以及气辅挤出口模的研究现状,对聚合物气辅挤出的流变学理论及实验模型进行了论述。(2)以塑料片材为研究对象构建了片材气辅挤出三维耦合有限元模型,将模型整体分为口模无气辅段、口模气辅段和自由胀大段三个部分,并将气体作为单独一相进行了数值模拟,通过对比分析传统挤出技术和气辅挤出技术的挤出制品形貌变化,说明气体辅助技术的应用对传统挤出的改善作用。搭建了塑料片材气辅挤出实验平台,分别对无气辅传统挤出与气体辅助挤出进行了实验探究,将实验结果与模拟结果相对比,从而验证片材气辅挤出三维有限元模型的有效性和正确性。(3)为了探究进气角度对塑料片材气辅挤出成型的影响,建立了进气角度分别为0°、15°、30°、45°、60°、90°的六种片材气辅挤出三维数值模型,以聚丙烯(PP)作为模拟实验材料,对其熔体在六种不同进气角度下的气辅挤出过程进行了有限元模拟,通过对比分析聚丙烯片材模拟挤出过程中熔体在口模气辅段内的内外压差、各方向速度和剪切速率等场量的变化,探究了不同进气角度对聚丙烯片材形貌的影响机理,并且发现当进气角度为15°时能够在有效减小熔体表面剪切速率的同时尽量消除气体对聚合物熔体的冲击作用。基于搭建的气辅挤出实验平台进行了相应的实验研究,结果表明:实验现象与数值模拟结果基本一致,从而验证了有限元模拟的正确性。(4)为了进一步探究不同聚合物材料对进气角度的适应性,选用高密度聚乙烯(HDPE)作为原材料,基于构建的不同进气角度片材气辅挤出三维数值模型和气辅挤出实验平台进行了数值模拟和实验探究,结果表明:只有当进气角度为30°时,才能在完全消除高密度聚乙烯片材挤出胀大现象的条件下,达到减小熔体表面剪切速率,提高聚合物制品质量的目的。通过对比聚丙烯片材与高密度聚乙烯片材的气辅挤出模拟结果和实验结果,发现在相同工艺参数和实验条件下,粘度更高的聚合物材料需要更大的进气角度来消除挤出物的胀大行为。

关键词：进气角度片材气辅挤出数值模拟挤出胀大

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柴油机排气歧管进气角度对排气性能影响

大连交通大学学报 2014年第5期35卷 42-46页

作者：于德壮杜礼明倪守隆王尕平大连交通大学辽宁省高等学校载运工具先进技术重点实验室辽宁大连116028

为研究柴油机排气系统的结构对增压方式及排气能量利用效率的影响,建立了某柴油机排气歧管的三维数值模型,采用动态控制技术,分析了各歧管联合排气时排气系统内的流动状态.结果表明,原始结构的排气管内存在漩涡、局部动态压力过大,排气... 详细信息

为研究柴油机排气系统的结构对增压方式及排气能量利用效率的影响,建立了某柴油机排气歧管的三维数值模型,采用动态控制技术,分析了各歧管联合排气时排气系统内的流动状态.结果表明,原始结构的排气管内存在漩涡、局部动态压力过大,排气歧管内气体流量分布最大不均匀度较大等现象.为提高排气性能,对排气歧管进气角度进行了优化.模拟结果表明,优化后涡流明显减少,局部动压降低2 000 Pa,出口处最大不均匀度降低5.55%,该结构有利于排气.

关键词：排气歧管柴油机进气角度排气性能数值模拟

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等离子切割切向进气角度对切割性能的影响

焊接技术 1997年第2期26卷 40-40页

作者：杨文杰孙荣禄王伟滨黑龙江省佳木斯工学院黑龙江省安装工程公司

等离子切割切向进气角度对切割性能的影响杨文杰孙荣禄王伟滨黑龙江省佳木斯工学院（１５４００７）黑龙江省安装工程公司（１５０００３）现有一台哈尔滨电焊机厂早期生产的ＬＧ－５００型大功率等离子切割机，其有效切割厚度可达１２... 详细信息

等离子切割切向进气角度对切割性能的影响杨文杰孙荣禄王伟滨黑龙江省佳木斯工学院（１５４００７）黑龙江省安装工程公司（１５０００３）现有一台哈尔滨电焊机厂早期生产的ＬＧ－５００型大功率等离子切割机，其有效切割厚度可达１２０ｍｍ，可切割不锈钢、碳钢、铸铁、...

关键词：金属切割等离子切割进气角度

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气举工作特性的实验与应用

煤炭学报 2008年第3期33卷 347-352页

作者：唐川林胡东杨林湖南工业大学水射流研究所湖南株洲412008 重庆交通大学机电工程学院重庆400074

研究了进气方式对气举提升性能的影响,通过改变气流喷嘴个数、喷射角度以及接气管布置方式来测试提升管出口端排液量、排沙量、沙颗粒浓度和提升效率.实验结果表明,进气方式的变化对气举提升性能有显著影响.当气量较低时,采用非对称布... 详细信息

研究了进气方式对气举提升性能的影响,通过改变气流喷嘴个数、喷射角度以及接气管布置方式来测试提升管出口端排液量、排沙量、沙颗粒浓度和提升效率.实验结果表明,进气方式的变化对气举提升性能有显著影响.当气量较低时,采用非对称布置喷嘴时其提升性能最好;当气流较高时,则需要采用对流体扰动较弱的进气方式以减小阻力损失,避免提升效率过低.实验还发现,气举的排液量、排沙量和举升效率都随着进气量的增加先增大后减小,即存在一个最佳气量值与之对应,但反应气举最佳工作特性的参数值几乎不能重合,因此要完全满足气举最优工况是很难实现的.另外,基于动量方程和能量方程建立了气举提升效率模型.

关键词：气举工作特性喷嘴进气角度排沙量效率

喷口数与进气道角对固冲发动机补燃室气流掺混的影响

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固体火箭技术 2003年第4期26卷 14-17页

作者：胡春波李强何洪庆蔡体敏曾卓雄西北工业大学航天工程学院西安710072 南昌航空工业学院南昌330034

采用N S方程和k ε双方程湍流模型,离散后采用迎风格式进行数值求解,对管道式固体火箭冲压发动机补燃室内燃气与空气的掺混过程进行了数值研究。分析了多孔喷管结构以及进气道角度对补燃室内气流掺混的影响。计算结果表明:具有4喷口的... 详细信息

采用N S方程和k ε双方程湍流模型,离散后采用迎风格式进行数值求解,对管道式固体火箭冲压发动机补燃室内燃气与空气的掺混过程进行了数值研究。分析了多孔喷管结构以及进气道角度对补燃室内气流掺混的影响。计算结果表明:具有4喷口的喷管掺混效果优于单喷口的喷管;与30°进气道相比,沿轴向横截面上45°进气道所形成的回流区向进气道一侧偏移,回流区区域减少,强度减弱。

关键词：固体火箭冲压发动机补燃室进气角度喷口数结构掺混

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进气参数对半面罩正压呼吸防护装置影响分析

哈尔滨理工大学学报 2024年第4期29卷 69-79页

作者：赵新通汤易昌沈文里管健晖哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080

通过采用数值模拟的方式,对半面罩式动力送风呼吸防护装置的呼吸腔内流场展开研究,采用控制变量方法,研究了进气口数量和进气口角度对呼吸腔内CO_(2)浓度、气流速度、压力、CO_(2)吸入量产生的影响。并对呼吸腔内部CO_(2)浓度场和气流... 详细信息

通过采用数值模拟的方式,对半面罩式动力送风呼吸防护装置的呼吸腔内流场展开研究,采用控制变量方法,研究了进气口数量和进气口角度对呼吸腔内CO_(2)浓度、气流速度、压力、CO_(2)吸入量产生的影响。并对呼吸腔内部CO_(2)浓度场和气流速度场进行仿真分析,结合不同进气口数量及角度下的面罩内CO_(2)浓度分布云图和气流速度曲线,结果表明:在双进气口结构下、进气口方向朝向面罩前端,角度在20°~25°范围内,既能满足安全要求,又有利于呼吸腔内气体交换,人体佩戴舒适度良好,为半面罩结构优化提供相关的理论基础。

关键词：半面罩内流场进气口数量进气角度

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进气方式对气举装置提升性能的影响

矿冶工程 2008年第1期28卷 9-12,17页

作者：唐川林胡东张凤华湖南工业大学水射流研究所湖南株洲412008

研究了进气方式对气举提升性能的影响,主要通过改变气流喷嘴个数、喷射角度以及接气管布置方式来测试提升管出口端排液量、排沙量、颗粒浓度和提升效率。实验结果表明进气方式的变化对气举提升性能有显著影响,在气量一定情况下,合理的... 详细信息

研究了进气方式对气举提升性能的影响,主要通过改变气流喷嘴个数、喷射角度以及接气管布置方式来测试提升管出口端排液量、排沙量、颗粒浓度和提升效率。实验结果表明进气方式的变化对气举提升性能有显著影响,在气量一定情况下,合理的进气方式可以达到最佳提升效果。

关键词：气举装置喷嘴进气角度排沙量效率

一次燃气入口角度对水冲压发动机比冲性能影响分析

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弹箭与制导学报 2017年第5期37卷 87-90,98页

作者：晁侃牛楠陆贺建中国航天科技集团第四研究院第41研究所西安710025

为了研究一次燃气入口方式对于水冲压发动机性能的影响,基于涡耗散模型建立某高金属含量镁基推进剂水冲压发动机三维多相流掺混燃烧反应模型,获得了一次燃气不同入口角度对补燃室内温度分布、镁组分变化以及发动机比冲的影响。计算结果... 详细信息

为了研究一次燃气入口方式对于水冲压发动机性能的影响,基于涡耗散模型建立某高金属含量镁基推进剂水冲压发动机三维多相流掺混燃烧反应模型,获得了一次燃气不同入口角度对补燃室内温度分布、镁组分变化以及发动机比冲的影响。计算结果表明,多股燃气中心汇聚明显加剧了一次进水区域内的镁/水燃烧反应速度,有效提高了发动机工作压强和比冲,同时有利于减少镁/水充分反应所需的补燃室长度。

关键词：水冲压发动机镁/水反应进气角度比冲

不同进气角对贯流风幕机内流特性与噪声影响研究

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不同进气角对贯流风幕机内流特性与噪声影响研究

作者：余星华中科技大学

学位级别：硕士

贯流风机因其噪声低、送风均匀,被广泛应用于家用电器及工业领域,而其独特的流动形式,导致内部同时存在偏心涡、叶道涡、二次涡等一系列复杂涡流结构,如何控制和消除这些涡流是性能进一步提升的关键。而进气结构决定了空气入流叶轮的方... 详细信息

贯流风机因其噪声低、送风均匀,被广泛应用于家用电器及工业领域,而其独特的流动形式,导致内部同时存在偏心涡、叶道涡、二次涡等一系列复杂涡流结构,如何控制和消除这些涡流是性能进一步提升的关键。而进气结构决定了空气入流叶轮的方向和均匀性,对风机内流及其气动与噪声性能有重大影响,因此是风机过流部件优化中的重点。本文基于某款典型贯流风幕机进行数值模拟和噪声实验,研究了不同角度进气面板对贯流风幕机内流结构、气动性能和噪声的影响规律。(1)对贯流风幕机进行单节叶轮流域的三维数值模拟,其结果与原机性能实验结果进行对比验证了数值模拟的可靠性。对于风机内流结构的分析表明,风机内部不仅存在偏心涡、叶道涡和其他小型涡流结构,还发现不匹配的进气面板设计在风轮进口处形成两个较大涡流区域,风机的进气角度存在进一步优化的空间。(2)将贯流风机进气角度参数化,并构建参数正交表,基于全开放式进气面板的单节叶轮流域进行三维数值模拟,对正交表中不同参数组合对风机内流特性和气动性能影响展开分析。结果表明:进气角度改变会导致进口回流涡和风机内部流动变化,当范围角不变,偏移角增大,下侧回流涡范围减小、上侧回流涡范围增大,风机流量和全压先增大后减小;当偏移角不变,范围角增大,下侧回流涡范围增大、上侧回流涡范围减小,风机流量和全压先增大后减小。(3)基于最优的面板进气角度,进一步探究不同进气角度的格栅面板对贯流风幕机气动性能和声学性能的影响。为符合工程实际,对贯流风幕机建立了两节交错叶轮流域的三维数值模型。数值结果表明:保证整体最大气流偏转角不变,减小偏移角增大范围角,可提升风机流量和全压,其中最佳进气角度面板使风机流量提升1.5%,全压提升3%。减小整体气流偏转角的同时,减小偏移角增大范围角,则可减小下侧进口回流涡强度,进而降低该旋涡引发的机壳低频压力脉动。试验结果表明最佳进气面板方案的低频段噪声有所降低,整机噪声降低3.3d B(A)。

关键词：贯流风幕机数值模拟进气角度内流特性气动性能噪声