مطالعه عددی و تجربی جریان سیال غیرنیوتنی با لزجت بالا در فرآیند اکستروژن قطعات پلیمری چند ماده‌ای

Abstract

عامل اصلی تورم مقطع نوار پلیمری پس از خروج از قالب، تنش موجود در آن است که به افت فشار و عدم توازن سرعت در خروجی قالب مربوط میباشد. لذا در این مقاله اثر توازن سرعت در صفحه خروجی قالب بر ابعاد قطعه تولید شده مورد مطالعه عددی و آزمایشگاهی قرار گرفته شده است. برای پیش بینی توزیع سرعت و فشار، از شبیه سازی سه بعدی جریان سیال غیرنیوتنی با ویسکوزیته بالا، در راهگاه‌های قالب استفاده شده تا به جای فرآیند تجربی مبتنی بر سعی و خطا، به کمک نتایج شبیه سازی بتوان با تغییر شکل راهگاهها، افت فشار را کاهش و نیز توزیع سرعت را یکنواخت نمود. برای پیش بینی آن از مدل‌ دو فازی VOF استفاده شده است. مقایسه ابعاد پروفیل تولید شده از قالب اولیه (با پروفیل غیر یکنواخت) و قالب اصلاح شده نشان دهنده ابعاد بسیار دقیق تر قالب اصلاح شده میباشد. نتایج نشان می‌دهد در بخش‌های باریک مقطع که در مجاورت نواحی وسیع قرار گرفته اند، بدلیل عدم امکان رسیدن به سرعت یکنواخت، ابعاد مقطع نوار تولید شده کوچکتر از مقدار طراحی می باشد. همچنین با طراحی بهینه هندسه راهگاهها، افت فشار بیش از 40% کاهش یابد.