因此，充分了解固体推进剂混合机理，设计合理的混合设备和混合操作工艺，明确地控制混合过程中的每一步工作对于提高推进剂生产的安全等级和产品质量都具有很大的现实意义和实用价值。

为此，本文以高聚物熔体为替代物料，采用单螺杆挤出机，深入研究熔体捏合工艺参数对熔体流变参数的影响，分析捏合过程中可能出现安全隐患的情况。

1.2  混合设备与推进剂流变特性

黏性是流体的一个基本特征，一切流体都具有黏性，即：凡是流体都具有黏性。黏性是流体的内摩擦，是流体反抗形变(流动是形变的形式之一)的特征。黏度是黏性的程度，是受外力作用流动时，分子间所呈现的内摩擦力或流动阻力的度量。

在工业混合操作过程中，被混合物料通常是可以流动的体系，可以是单相体系，也可以是多相体系，与混合相关的物料特性包括密度、流变行为、表面张力、相分率以及分散尺寸等。混合过程的特性特别强烈地取决于物料的流变特性。

如前所述，用于固体推进剂混合的主要液态成分丁羟胶（HTPB）是一种高分子聚合物，属于高粘度流体，它又属于非牛顿流体，流动性极差，在其中添加各种分进行混合形成的流体也可以归类为高粘度流体[6]。同时，在混合过程中物料体系的粘度还会发生变化，随着固体组分的增加，被混物料体系粘稠系数增加，混合难度变大，因而对混合设备的要求高，要求混合设备能够适应粘度的变化完成混合操作。混合过程中，由于黏滞力的影响，固体推进剂物料体系形成的流体主要表现为层流状态。而且这种层流一般出现在运动零部件（如立式捏合机桨叶、挤出机螺杆捏合块部分）的附近，离桨叶稍微远些的地方的物料仍然可能是静止的。这样就很难造成物料在混合设备的循环流动，即在设备内会有死区存在，不利于氧化剂等固体组分在丁羟胶内的均匀分散以物料体系内部传热。所以，固体推进剂混合的首要问题就是解决流体流动与循环的问题。在这种情况下，不能靠增加转速的方法来提高运动零部件的循环流量，因为被混物料的粘度很高，转速过高可能会在被混物料中形成沟流，而周围流体变为为死区；另外，混合速度过高，物料与物料之间、物料与混合设备之间的摩擦速率增大，沟流区域内物料之间的反应速率增加，产生的热量增加，而死区的存在导致传热难度增加，可能导致被混物料局部区域温度骤升，影响生产安全性。为适合固体推进剂混合需要，生产过程中通常采用具有小混合间隙、高剪切力的捏合设备（如立式捏合机，单/双螺杆挤出机等）进行混合。论文网

1.3  固体推进剂混合设备与工艺研究进展

2  POLYFLOW简介及分析过程

2.1  模拟分析软件的选用

计算流体动力学(Computational Fluid Dynamical，简称CFD)是通过计算机数值计算和图像显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析[12]。为了完成CFD的计算，过去用户经常是自己编写计算程序，但由于计算机软硬件条件各不相同，加之CFD本身也比较复杂，这就使得用户自己编写的应用程序不具备一定的通用性，而CFD本身是有鲜明的规律性和系统性的。基于此，人们就制成了通用的商用软件来完成计算。

自1981年以来，出现了多种商用软件，如：PHOENICS、CFX、STAR．CD、FIDIP、FLUENT等，这些商用软件有以下一些显著的特点：

①适用性很强，功能上也比较全面，求解的范围也很广，各种工程界中的复杂问题几乎都能用它们来求解；

②前后处理系统和与其它CAD及CFD软件的接口能力较强，这使得用户在完成造型、网格划分等工作时更快捷。同时，用户还可以自己开发模块对其功能进行扩展；