1、嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)在聚合物的共混中得到了廣泛的應(yīng)用，它的螺桿采用積木式結(jié)構(gòu)，即根據(jù)不同的混合要求，可以由不同的螺桿元件組合而成，常用的螺桿元件為螺紋元件和捏合盤元件，螺紋元件一般作為輸送元件，而捏合盤元件一般作為混合元件，對(duì)螺紋元件、捏合盤元件以及由這兩種元件組成的螺桿構(gòu)型進(jìn)行分散混合性能分析，不僅會(huì)對(duì)嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)的開發(fā)設(shè)計(jì)提供理論上的指導(dǎo)，而且還可以簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)，輔助設(shè)計(jì)配方和確定嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)的工藝參數(shù)，具有重要的實(shí)際和

2、理論意義。本文對(duì)嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)的螺紋元件和捏合盤元件以及由兩種螺桿元件組成的三種螺桿構(gòu)型進(jìn)行了全三維非牛頓等溫流場(chǎng)分析，并編程計(jì)算了物料的三維流動(dòng)路徑，計(jì)算了停留時(shí)間分布、回流距離分布、剪切速率分布、總剪切應(yīng)變分布和剪切應(yīng)力分布，并結(jié)合液滴和粉體的分散模型，計(jì)算了流道出口液滴和粉體的直徑分布。 所編寫的程序?qū)崿F(xiàn)了對(duì)嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)的螺紋元件、捏合盤元件以及由兩種元件組成的各種螺桿構(gòu)型的參數(shù)化分析，也即在程序的輸入模塊中

3、輸入螺桿構(gòu)型的組成形式、螺桿構(gòu)型各組成元件的幾何參數(shù)、網(wǎng)格劃分控制參數(shù)、物性參數(shù)、轉(zhuǎn)速和壓差等工藝參數(shù)、計(jì)算三維流動(dòng)路徑所要分析的瞬時(shí)模型個(gè)數(shù)、軟件ANSYS的求解控制參數(shù)、液滴以及粉體的分散模型參數(shù)以及工程所在的目錄之后，執(zhí)行程序就可以自動(dòng)完成建立工程目錄，建立各個(gè)瞬時(shí)有限元模型、自動(dòng)對(duì)各個(gè)瞬時(shí)有限元模型調(diào)用軟件ANSYS進(jìn)行有限元計(jì)算，存儲(chǔ)各瞬時(shí)模型的速度分布、壓力分布和粘度分布，計(jì)算三維流動(dòng)路徑，并從三維流動(dòng)路徑計(jì)算停留時(shí)間分布、

4、回流距離分布、剪切速率分布、總剪切應(yīng)變分布和剪切應(yīng)力分布以及計(jì)算液滴和粉體的直徑分布并存儲(chǔ)。該程序如果再加以完善可以形成軟件，可用于對(duì)嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)熔體輸送區(qū)的分散混合過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬。 在捏合盤元件的分析中，主要分析了轉(zhuǎn)速、壓差和流量等工藝參數(shù)以及捏合盤元件的錯(cuò)列角、盤片厚度和螺桿與機(jī)筒之間的間隙等幾何參數(shù)對(duì)回流量、G值、停留時(shí)間分布、回流距離分布、剪切速率分布、總剪切應(yīng)變分布和剪切應(yīng)力分布等混合性能參數(shù)以及對(duì)捏合盤元件

5、出口的液滴和粉體直徑分布的影響。計(jì)算結(jié)果表明：提高壓差、等流量提高轉(zhuǎn)速、增大錯(cuò)列角和捏合盤盤片厚度都可以提高分散混合效果；而等壓差下提高轉(zhuǎn)速對(duì)液滴的分散沒(méi)有改善，反而會(huì)降低了粉體的分散效果；增大螺桿與機(jī)筒之間的間隙會(huì)使捏合盤元件出口液滴的平均直徑增大，但是另一方面使得液滴大小分布更均勻，間隙的增大有利于粉體的分散混合。 與分析捏合盤元件的方法相同，利用三維流動(dòng)路徑，同樣分析了螺紋元件的混合性能參數(shù)，計(jì)算了其出口的液滴和粉體的直徑

6、分布，并與捏合盤元件在相同轉(zhuǎn)速相同壓差和相同轉(zhuǎn)速相同流量?jī)煞N條件下進(jìn)行了比較。結(jié)果表明：雖然捏合盤元件的停留時(shí)間、回流距離、剪切速率、總剪切應(yīng)變和剪切應(yīng)力分布較發(fā)散，但是它們的平均值比較大。兩種元件出口的液滴和粉體直徑分布的比較表明，捏合盤元件的分散混合效果好于螺紋元件。 由兩個(gè)相同螺紋元件和一個(gè)捏合盤元件組成了三種螺桿構(gòu)型，對(duì)三種螺桿構(gòu)型進(jìn)行了分析比較。計(jì)算三維流動(dòng)路徑要求從有限元流場(chǎng)分析得到的速度分布要盡可能準(zhǔn)確和盡可能多的

7、瞬時(shí)流場(chǎng)模型，否則就得不到正確的流動(dòng)路徑，這樣要求對(duì)每一個(gè)流場(chǎng)瞬時(shí)模型的網(wǎng)格劃分比較細(xì)；捏合盤盤片的錯(cuò)列處流道有突變，錯(cuò)列處的流動(dòng)對(duì)整個(gè)捏合盤元件的流場(chǎng)影響很大，所以在捏合盤盤片錯(cuò)列處要細(xì)分網(wǎng)格，否則計(jì)算的誤差會(huì)很大，另外流道的出口和入口也要細(xì)分網(wǎng)格，因此如果所計(jì)算的螺桿構(gòu)型長(zhǎng)度比較大，那么需要的計(jì)算機(jī)的內(nèi)存和硬盤空間是十分巨大的，個(gè)人計(jì)算機(jī)很難滿足內(nèi)存容量和硬盤空間要求。本文計(jì)算的螺桿構(gòu)型長(zhǎng)度為60mm，組成螺桿構(gòu)型的螺紋元件和捏合盤