[發明專利]一種基于CFD的雙螺桿膨化機流變模型仿真方法

有效

• 申請號: 201910128977.4
• 申請日: 2019-02-21
• 公開（公告）號: CN109711108B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 陳陽
• 申請（專利權）人: 江蘇豐尚智能科技有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 揚州潤中專利代理事務所(普通合伙) 32315
• 代理人: 謝東

1.一種基于CFD的雙螺桿膨化機流變模型仿真方法，其特征在于：包含以下步驟：

步驟一：引入數學模型，通過編譯UDF文件，引入溫度項，水分含量項以及機械能項控制傳統流變數學模型中的k和n項，并將其引入到仿真軟件FLUENT的計算中；所述數學模型為基于傳統的power-law-Non-Newtonian模型：k為流變系數，n為流變指數，n＝n₀+α₁T+α₂MC+α₃SME+α₁₂T×MC+α₁₃T×SME+α₂₃MC×SME，其中k₀，α，β，n₀，α_i，α_ij為預測系數，MC為水分含量，T為膨化腔溫度，SME為機械能；

步驟二：導入三維模型，生成包含開槽螺桿、正/反向剪切塊、推送螺桿在內的物料熟化區域整體計算流體域；

步驟三：導入動網格UDF文件，控制雙螺桿轉速從而間接控制機械能；通過導入編寫的UDF文件，控制螺桿轉速恒定在300rpm，并給定模擬單位時間步長為1×10^-5s，每一單位步長進行35次牛頓迭代，單位模擬步長螺桿推進0.004m，同時設定螺桿所屬邊界層網格以同樣轉速隨螺桿一起轉動；

步驟四：生成網格，通過Solid Edge設計不同開槽寬度以及不同開槽方式的開槽螺桿、不同模孔形狀的模板，并將各組結構模型分別引入到FLUENT中生成網格，運用FEM(有限元法)，進行數值計算模擬；對于螺桿與膨化腔之間的狹窄空間，給定膨化腔壁以及螺桿邊界為no-slip wall(無滑動墻)，入口設定為1.38kg/s的恒定質量流邊界，出口設定為標準大氣壓；

步驟五：數據分析，通過數據分析得到開槽螺桿的開槽寬度以及開槽方式對于物料混合均勻性，混合效率的影響；物料回流程度對于粘度變化的影響；溫度，水分，SME對于粘度變化的影響；通過ANOVA方法歸納出粘度隨溫度，水分，SME的變化曲線，并對不同生產工況下的粘度變化進行預測，其中，SME為機械能；通過粘度變化的分析，預測物料擠壓出模后的膨脹度，容重以及耐水性的變化。