论文部分内容阅读
对于注塑成型腔填充过程中熔体前沿运动的自由表面,通常处理该类运动表面的方法有标记网格法(MAC法)、流动分析网格法(FAN法)、流体体积函数法(VOF法)及伪浓度法(PC法),其中FAN法、VOF法及PC法结合有限体积法只能用于追踪运动表面的位置,并不能确定自由表面的形貌及动态追踪单个流体质点的运动轨迹；而MAC法结合有限差分法除了能确定运动自由表面的位置和形貌之外,还能追踪单个流体质点运动过程中所经历的温度史、应力史等用于计算注塑制品结晶度分布的各种历史及反应注射成型中聚合物硫化程度的计算,该法是1965年洛斯阿拉莫斯科学实验室的研究人员Harlow和Welch在处理二维不可压缩粘性流体流动自由表面问题时提出的一种基于有限差分法的新的计算方法。由于本文待处理的问题为注塑成型型腔填充过程中熔体前沿运动自由表面的位置和形貌的确定及注塑制品中结晶度分布的计算,因此将采用MAC法结合有限差分法来对其进行计算求解。总的来说,本文的主要研究工作如下：(1)控制方程组的离散化为了避免在求解时不同网格节点上的压力值出现不稳定的情况,控制方程组在离散时采用了一种独特的欧拉网格系统,其中速度u、v及压力物理量的计算单独在网格单元的每一个节点上进行(每个网格单元包含两条水平边、两条竖直边的中点及单元中心这五个节点)；(2)标记物粒子移动速度计算公式的推导MAC法的一大特点就是事先在流体中分布了很多虚拟的标记物粒子,它们随流体的运动而运动(粒子的运动代表该处流体的运动),但并不参与流场的计算,若想通过拉格朗日法计算不同时刻下所有标记物粒子的位置,关键在于推导出计算标记物粒子移动速度的公式,以先求得相应粒子的移动速度。(3)编制Matlab模拟程序本文在没有源程序、熟练掌握MAC方法求解原理及合理假设的基础上,利用Matlab软件编制了Matlab程序来模拟注塑成型的型腔填充过程,其主要功能为：a.通过计算所有标记物粒子在不同时刻下的位置,即可得出其运动路径,然后预测出来熔体前沿运动自由表面的位置和形貌；b.追踪出每一个标记物粒子所经历的温度及应力史(即聚合物熔体在不同位置的温度及应力史),为后续注塑制品中结晶度分布的计算做准备。