ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУХСЛОЙНОГО ТЕЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ТРЕХМЕРНОЙ ПОСТАНОВКЕ.
На рис. 5 представлен чертеж расчетной области с исходными данными, где I –полимерный материал 1; II –полимерный материал 2.
Рис. 5. Расчетная область с исходными данными
В таблице 2 представлены реологические и теплофизические свойства полимеров.
Таблица 2. Реологические и теплофизические свойства полимеров.
| Величины | I слой | II слой |
| Расход, Q кг/с | 0.06 | 0.05 |
| Плотность, g кг/м3 | 1000 | 750 |
| Теплоёмкость, с Дж/(К*кг) | 1500 | 2500 |
| Теплопроводность, λ Вт/(м*К) | 0,28 | 0,17 |
| Начальная вязкость, μ0 | 14000 | 10000 |
На рисунке 6 приведена сетка элементов
Рис. 6 Сетка
После решения данной задачи, в рабочей среде ANSYS, были получены результаты, на которых видны: поле скоростей и температурное поле. При сравнении задач сделанных в осесимметричной постановкой с зажачей в трёхмерной постановке, были сделаны следующие аналитические заключения:
На рис. 2 и рис. 3 изображены поля скоростей в трёхмерной и осесимметричной постановках. Распределение скоростей в канале одинаково, как для осесимметричной, так и для трехмерной постановки. Максимальная скорость сосредоточена на токопроводящей жиле, имеющей скорость 0,3 м/с.
Рис. 7. Поле скоростей в трёхмерной постановке
На рис. 8 представлены температурные поля в трёхмерной и осесимметричной постановках. Распределение температуры по длине канала в осесимметричной постановке имеет более адекватный характер в отличие от температурного поля в трехмерной постановке. Данная аномалия возможна из-за неправильного задания законов течения и/или численных значений.
|
|
|
Рис. 8. Температурное поле в трёхмерной постановке
Рис. 9
По полученным результатам построены 4 графика зависимости скорости от высоты канала кабельной головки, и четыре графика зависимости температуры от высоты канала.
На графиках 11, 12, 13, 14 приведены зависимости температуры от высоты канала на четырех различных линиях.
График 11. Зависимость температуры от высоты канала на линии 1
График 12. Зависимость температуры от высоты канала на линии 2
График 13. Зависимость температуры от высоты канала на линии 3
График 14. Зависимость температуры от высоты канала на линии 4
На графиках 15, 16, 17, 18 приведены зависимости скорости от высоты канала на четырёх различных линиях.
.
График 15. Зависимость скорости от высоты канала на линии 1
График 16. Зависимость скорости от высоты канала на линии 2
График 17. Зависимость скорости от высоты канала на линии 3
График 18. Зависимость скорости от высоты канала на линии 4
|
|
|
В ходе проведения сравнительного анализа второй и третьей модели был сделан вывод, что поля скоростей имеют одинаковое распределение. Что касается температурных полей, то здесь необходимо провести дополнительный анализ адекватности всей расчетной модели.
Заключение
В ходе данных исследований были построены три модели двухслойного течения полимерных материалов.
Для того чтобы оценить применимость геометрии канала истечения для материалов с различными реологическими и теплофизическими характеристиками, были проведены исследования зависимостей средней температуры на выходе от начальной вязкости материала (µ0), плотности материала (ρ), показателя аномалии (n) и температурного коэффициента вязкости (β).
Список литературы
1. Е.В. Субботин, А.Г. Щербинин, Н.М. Труфанова. Численное исследование процессов течения полимеров в условиях фазового перехода в винтовых каналах экструдеров при производстве пластмассовой изоляции // Энергетика – 2011. С.171
2. ANSYS. Интернет источник: https://cae-expert.ru/product/ansys-icem-cfd. Вход доступа: свободный. Дата обращения: 21.12.2018.
3. ANSYS. Интернет источник :https://www.cadfem-cis.ru/products/ansys/fluids/polyflow/. Вход доступа: свободный. Дата обращения: 21.12.2018.
|
|
|
Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 130; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!