支架式管机头结构参数分析及流动模拟

【摘要】：本文通过对支架式管机头的在不同的分流角、压缩角和定型段长度下的流场进行分析，从而得到每种参数发生变化时对流道流场参数的影响，指导机头的设计。本研究课题先通过经验设计方法得到常用的支架式机头参数，然后在自建的三维坐标系中将该机头的主要参数—分流角、压缩角和分流器支架使用ANSYS命令流进行参数化，建立该类机头的有限元模型。以该坐标系下、稳态情况下的压力分布均匀性、速度分布均匀性、壁面剪切应力分布和体积产量作为评价指标，通过对不同几何参数下机头内流场的三维等温非牛顿模拟计算，得到稳定状态下流道内的压力场、速度场和壁面剪切应力场。并在相同的边界条件下，对计算结果进行分析对比，从而了解几何参数的变化对流场的影响。 在分析中，由于分流角和压缩角分别由两个基本几何参数确定，因此分析的类型被分为十一种情况（包括初始设计值）。但由于其中的两种情况在挤出过程中发生了物料滞流情况，因此最后主要针对其余的九种情况进行分析。通过对这些情况下流场的状况进行对比分析，并使用ANSYS软件模拟每种几何参数发生变化后，对机头各个段流场的稳态压力分布、稳态速度分布、壁面剪切应力和产量产生的影响程度，直观的表明了在所选几何参数下的流场分布情况， WP=4 从而在加工模具前尽可能的消除几何参数不当引起的流场分布问题，有效的缩短了设计周期，提高制品质量。 通过流场分析，本文得出如下结论：机头几何参数对流道内各段流场的分布均匀性影响较大，通过调整机头的几何参数，能增加流场分布的均匀性、稳定性，在很大程度上提高制品的质量；分流器支架是支架式管机头的主要问题所在，在该处可能会出现局部剪切过大、物料滞流、流场分布不均等问题，这就需要针对出现的问题来调整不同的几何参数，避免可能出现的缺陷。