粘性多相:双层管道共拉伸

在工业中,共挤成型是一个工艺,用于同时挤压并结合多种材料以形成一个最终产品。此工艺在聚合物加工中尤为常见,用作将不同聚合物结合成多层产品(如涂层、管道和薄膜)的方法。这些聚合物通常是非牛顿流体,需要使用特殊材料定律才能描述其复杂的流变行为。此外,当存在多个非牛顿相时,需要跟踪这些相之间的交界面。为了模拟多层挤压或共挤成型应用,Simcenter STAR-CCM+ 提供了粘性多相模型,该模型与保守水平-集方法一起用于处理非牛顿相之间的交界面跟踪。保守水平-集方法通过求解相场的附加传输方程,确定每相的位置,从而确定交界面的位置。

粘性多相模型专门设计用于模拟通过通用牛顿流体模型或粘弹性流模型建模的液体非牛顿相,并且不支持气相。

在本教程中,需要对两种不相混非牛顿液体通过圆形模具的共挤成型进行模拟,二者将接合以形成双层管道。模拟的目标是获得内层的特定厚度,而外层仅用作涂层。因此,需要分析内相和外相之间的交界面位置。

下图显示了教程几何:



模具由两个同心入口组成:一个用于外相;一个用于内相。相间发生相互作用,然后通过单个压力出口退出。内相和外相缓慢通过模具,平均速度分别为 5.5 和 5.0 mm/s。这两个相将建模为广义牛顿幂次定律液体,每相的模型参数不同。

由于对称,将仅对四分之一的模具几何进行建模。