Доклады о будущих и современных технологиях

ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗМЕРООБРАЗОВАНИЯ ВЯЗКОУПРУГИХ ЖИДКОСТЕЙ ПРИ СОЭКСТРУЗИИ

П. П. Юрыгин, И. С. Гуданов, Г. М. Гончаров

Научный руководитель - Г. М. Гончаров, д-р техн. наук, профессор

Ярославский государственный технический университет

В настоящее время моделирование течения вязкоупругих жидкостей в рабочих органах машин при соэкструзии является весьма перспективным направлением развития таких областей промышленности, где активно ис­пользуются полимерные материалы.

При экструзии различных длинномерных заготовок (например, ка­бельной изолЯциИ) возможно возникновение дефектов, вызванных дефор­мациями материалов, что напрямую влияет на качество итоговой продук­ции. Несмотря на существование большого количества работ, посвящен­ных изучению вязкоупругой природы течения полимеров с учетом откло­нения граничной поверхности от заданной, лишь немногие из них иссле­дуют постэкструзионное разбухание, что и стало целью работы.

В рамках численного исследования было рассмотрено двухслойное течение резиновых смесей в каналах реальной головки экструдера для производства кабельной изоляции. Допускалось, что материал является не­сжимаемым, течение происходит в ламинарном режиме, а сам процесс принят неизотермическим, в связи с чем математическая модель включает в себя уравнения неразрывности, движения, энергии и реологическое уравнение Максвелла с верхними конвективными членами. Численная реализация алгоритма математической модели была выполнена с помощью конечно-разностной аппроксимации.

Компьютерное моделирование проводилось при следующих парамет­рах: укаб=0,005 м/с, Ц1=60000 Па-си, У1=0,006 м/с, ^=^=0,08 с, ц2=40000 Па-си, у2=0,004 м/с (для внутреннего и внешнего слоев соответственно). Полученные данные показали присутствие ввиду неравномерности скоро­стного профиля как отклонения границы раздела материалов, так и значи­тельного постэкструзионного разбухания на выходе из головки. При этом максимальная величина отклонения первого параметра составила около 15%, а второго - 25%.

Таким образом, представленный численный подход к изучению про­блемы размерообразования при экструзии длинномерных профилей позво­ляет определить влияние различных параметров процесса на качество экс - трудата, выявить наиболее существенные и принять меры по их корректи­ровке. Кроме того метод расчёта достаточно точен и несмотря на свою трудоёмкость прост в реализации решения гидродинамической задачи как в модельных каналах, так и в каналах сложной геометрической формы.