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RTM工艺中树脂充模流动过程的计算机模拟

汪日伟  
【摘要】: 本课题主要研究数值模拟RTM工艺中的树脂充模流动过程,并实现了树脂充模流动过程在普通Windows窗口下模拟显示。在研究过程中做了以下工作: 首先针对特定的三维编织物进行树脂浸润过程的数据采样,通过对采样数据的分析获得该三维编织物的渗透率。 其次建立充模模型。整个充模过程分成两部分:第一部分为预充模过程,这一过程属于带有运动边界的粘性不可压缩流体的流动。采用了控制体积法概念利用有限差分法来追踪流动前沿。从粘性流体力学的质量和动量方程出发,建立了描述充模流动过程的数学模型,利用有限差分法求解压力方程,并利用控制体积法跟踪流体前沿;第二部分是充模流动的主体部分,属于典型的多孔介质的流动问题。根据Darcy定律和不可压缩流体连续性方程建立树脂流动控制方程。采用有限差分法计算控制方程、速度方程,在每步选择合适的时间步长,先求解流场内各点压力值,再求解速度方程确定边界各点速度,直到流体充满整个模腔为止。 最后采用了粒子系统来实现充模流动过程的可视化。通过对各时间段内相应网格单元的有限差分法的数值求解,从而得出有关模腔内压力分部场和树脂流动前沿位置的大量中间数据。由这些数据来控制粒子的运动轨迹从而产生充模流动过程的可视化效果。 本课题的目的是为RTM工艺设计人员提供了一个直观有效的工艺设计工具。借助于这个系统RTM工艺设计人员可直观实时的观察到RTM工艺的充模过程,模拟分析主要工艺参数——树脂粘度、注射压力及预成型体渗透特性对RTM工艺过程的影响规律。为优化工艺设计、减低工艺试验成本及保证产品质量提供有效的技术手段。


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