4.1 前处理 13

4.2 POLYFLOW计算 15

4.3 后处理 17

5 实验结果 18

结论 22

致谢 22

参考文献 23

1 绪论

1.1 Polyflow

POLYFLOW是基于有限元法的计算机流体动力学（CFD）软件，专用于对粘弹性材料的流动进行数值模拟。对塑料、涂料等高分子材料的挤出成型（包括直接挤压、反向挤压、混合挤压等），模压成型，热成型，涂层过程中的流动，传热和化学反应问题等多种成型工艺进行模拟计算。另外还可应用在热传输、纺丝、共混、渗流、玻璃熔炉中的流动、轮胎面的制造与设计等。

1.1.1 POLYFLOW在研究高分子性能与加工应用的进展

高聚物在加工过程中流动行为很复杂，原因在于高分子的粘弹性同时加工过程中还会伴随放热过程。传统的数学分析及实验探究都有局限性，无法全面反映出高聚物加工过程中的流动行为。数学分析时简化了模型进行理想化的假设；而实验研究耗费大量人力物力，但温度场、压力场等实验参数很难通过简单的测定得到。设计注塑机螺杆、成型模具，选择工艺参数，都需要进行反复的试制，最终才能实现工业化、大规模的生产。整个工业生产流程开发周期长，生产效率低下，难以适应需求越来越多样化的市场需求，企业难以在竞争中占据有利地位。

随着计算机技术和利用数值分析进行求解分析的水平不断提高，1970年以后就出现了聚合物加工过程的数值模拟技术，1980年以后实现商用。下面是对polyflow软件在聚合物加工过程中的应用进展进行叙述。

首先，是polyflow在聚合物挤出成型中的应用，主要包括优化挤出工艺参数、挤出口模等方面的应用。根据现有给定的口模，利用polyflow软件可以来分析不同工艺参数条件下产品的挤出过程，确定最佳工艺参数，实现经济效益最大化，减少了产品试造这一过程，大大降低生产成本，缩短产品从研发到生产时间，压缩研发周期。也可以拿到一件现有大小形状已知的产品，运用软件“逆向挤出”的功能来实现口模设计。在螺杆挤出机的设计中，polyflow也可以起到辅助设计的功能。

利用POLYFLOW软件，谢晓宏等[1]对直圆锥形衣架机头内的流场进行三维非等温模拟，得到不同截面上不同层面的速度、压力和温度分布曲线，结果表明，口模出口处的流率很难达到均匀一致，可通过调节温度、压力等因素，尽可能的提高其均匀性。谢兴阳等[2]模拟分析了含有发泡剂时PP在环形片材机头流道中的流动特性，结果表明，流道压力场随口模间隙、流道外壁温度和注气量的增大及进料量的减小而降低；口模间隙对压力场的影响最大，口模间隙过大，流道就会过早的预发泡；注气量、进料量和口模间隙的变化基本不影响流道温度场。张文明等[3]对螺旋式管材机头内熔体流动进行了三维模拟分析，得到了流道内的速度、压力、剪切速率的分布情况。张炜等[4]对热切造粒机头流场进行了数值模拟计算，得到了熔体的压力场和速度场，分析了模孔定型段长度对机头造粒效果的影响，结果表明，定型段长度对熔体的压力降影响起了决定作用，可以通过调节其长度，改变各孔流率的均匀性。

其次，polyflow软件也可应用到挤出吹塑成型中。挤出吹塑由挤出成型和用压缩空气吹胀型柸冷却制件。Polyflow软件可以模拟非常定型的吹塑成型工艺。在软件中设定吹塑压力、吹起速度，吹胀比等参数来模拟整个挤出吹塑过程。