• <tr id='lnAKzl'><strong id='lnAKzl'></strong><small id='lnAKzl'></small><button id='lnAKzl'></button><li id='lnAKzl'><noscript id='lnAKzl'><big id='lnAKzl'></big><dt id='lnAKzl'></dt></noscript></li></tr><ol id='lnAKzl'><option id='lnAKzl'><table id='lnAKzl'><blockquote id='lnAKzl'><tbody id='lnAKzl'></tbody></blockquote></table></option></ol><u id='lnAKzl'></u><kbd id='lnAKzl'><kbd id='lnAKzl'></kbd></kbd>

    <code id='lnAKzl'><strong id='lnAKzl'></strong></code>

    <fieldset id='lnAKzl'></fieldset>
          <span id='lnAKzl'></span>

              <ins id='lnAKzl'></ins>
              <acronym id='lnAKzl'><em id='lnAKzl'></em><td id='lnAKzl'><div id='lnAKzl'></div></td></acronym><address id='lnAKzl'><big id='lnAKzl'><big id='lnAKzl'></big><legend id='lnAKzl'></legend></big></address>

              <i id='lnAKzl'><div id='lnAKzl'><ins id='lnAKzl'></ins></div></i>
              <i id='lnAKzl'></i>
            1. <dl id='lnAKzl'></dl>
              1. <blockquote id='lnAKzl'><q id='lnAKzl'><noscript id='lnAKzl'></noscript><dt id='lnAKzl'></dt></q></blockquote><noframes id='lnAKzl'><i id='lnAKzl'></i>

                塑料加工过程控制与模拟与塑料加工过程控制与模拟

                Date:2020/2/12 11:11:53 / Read: / Source:本站

                塑料加工过程控制与模拟为了更好地对塑料加工过程进行ぷ控制,目前CAE技术在◥塑料加工领域已经得到了一定的应用,即通过对塑料加工过程的仿真建模,进行虚拟▅加工,从而对加工过程㊣ 中可能出现的问题提前预测以便对加工过程参数进行优化,实现对加工过程高效、低成本的控制。本节首先介绍塑料加工过程模拟分析的理论基←础——计算机流体动力学,然后对当前较流行的塑料成型分析软件进行介绍,最后以应用较为广泛的塑料成型模拟软件POLYFLOW为例,对塑料加工∩过程模拟软件的应用进行简单介绍。

                计算流体力学分析理论基础计算流体力学(computational fluid dynamics,简称CFD),是通过计算机数值计算和图像显示,对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。CFD的基本思想可以归结为:把原来在时间域及空间域上连续的物理量的场,如速度场▓和压力场,用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替,通过一定的原则和方式建立㊣起关于这些离散点上场变量之间关系的代数方程组,然后求解代数方程组获得№场变量的近似值。CFD可以看作是在【流动基本方程(质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程)控制下对流动的数值模拟。通过☉这种数值模拟,我们可得到极其复【杂问题的流场内各个位置上的基本物理量(如速度、压力、温度、浓度等)的分布,以及这╱些物理量随时间的变化情况,确定旋涡分布特性、空化特性及脱流※区等。还可据☉此算出相关的其他物理量,如旋转式流体机械的转矩、水力损失和效率等。此外,与CAD联合,还可进行结构优化设▃计等。

                CFD方法与传统的理论分析▃方法、实验测量方法组成了研究流体流动问题的完整体系,图9-5给出了表征三者之间关系的流体力学分析方法示意。理论分╲析方法的优点在于所得结果具有普遍性,各种影响因素清晰可见,是指导实验研究和验证新的数值计算方法的理论基础。但是,它往往△要求对计算对象进行抽象和简化,才有可能得出理论解。但对于非线性情况,只有少数流动才能给出解析结果。

                实验测量方法所得到的实验结果真实可信,它是理论分析和数值方法的基础,其重要性不容低估。然而,实验往往受到模型尺寸、流场扰动、人身安全和测量精度的限制,有时可能很难通过实验方法得到结果。此外,实验还会遇到经费投入、人力和物力的巨大耗费及周期长等许多困难。而 CFD方法恰好克服了前面两种方法的弱点,在计算机上实现一个特定的计算,就好◇像在计算机上做一次物理实验。例如,机翼的绕流,通过计算并将其结果在屏幕上显示,就可以看到流场的各种细节,如激波的运动、强度,旋涡的生∑ 成与传播,流◇动的分离,表面的压力分布、受力大小及其随时间的变化等。数值模拟可以形象地再现流№动情景,与做实验没╱有什么区别。下面分别对计算⌒ 流体力学的工作流程、特点及常用数值解析方法进行简单介绍。

                (1)计算流体力学的工作步骤 采用CFD的方法对流体流动进行数值模拟,通常包括以下步骤。① 建立反映工程问题或物理问题本质的数学模︻型。具体地说就是要建立反映问题各个量之间→关系的微分方程及相应的定解条件,这是数值模拟的出发点。没有正确完善的数学⌒ 模型,数值模拟就毫无意义。流体的基本控制方程通常包括质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程以↓及这些方程相应的定解条件。

                ② 寻求高效率、高准确度的计算方法。即建立针对控制方程的数值离散化方法,如有限差分︼法、有限元法、有限体积¤法等。这里的计算方法↓不仅包括微分方程的离散化方法及求解方法,还包括坐标系的建立、边界条件的处理等。这些内容,可以说是CFD的核心。③ 编制程序和进行︼计算,这部分工作包括网格划分、初始№条件和边界条件的输入、控制参数的设定等。这是整个工作中花时间最多的部分。由于求解的问题比较复杂,比如Navier-Stokes方程就是一个十分复杂的非线性方程,数值求解方法在理论上不是绝对完善的,所以需要通过实验加以验证。正是从这个意义上讲,数值模拟又叫数值试验。应该指出,这部分工作不是轻而易举︽就可以完成的。④ 显示计算结果,计算结果一般通过图表等方式显示,这对检查和判断分析质量和结果有重要参考意义。

                以上这些步骤构⌒成了CFD数值模拟的全过程。其中数学模型的建立是理论研究的课题,一般由理论工作者完成。(2)计算流体动」力学的特点 CFD的特点是适用性〖强、应用面广。首先,流动■问题的控制方程一般是非线性的,自变量多,计算域的几何形状和边界条件复杂,很难求得解析◥解,而用CFD方法则有可能找出满足工程要求的数值解。其次,可利用计算机ζ 进行各种数值试验,例如,选择不同流道参数进行物理〖方程中各项有效性和敏感性试验,从而进行方案比较。最后,它不受物理模型和实验模型卐的限制,省钱省时,有较多的灵活性,能给出详细√和完整的资料,很容易模拟特殊尺寸、高温、有毒、易燃等真实条件和实验中只能接近而无法达到的理想条件。

                CFD也存在一些局【限性。第一,数值解法是一种离散近似的计算方法,依赖于物理上合理、数学上适ζ用、适合于在计算机上进行计算的离散的①有限数学模型,且最终结果不能提供任何形式的解析表达式,只是有限个离散点上的数值解,并有一定的计算ω误差。第二,它不像物理模型实验一开始就能给出流动现象并定量地描述,往往需要有原体观测或物理模型实验提供某些流动参数,并需要对建立的数学模型进行验证。第三,程序的编制及资料ω的收集、整理与正确利用,在很大程度上依赖于经验与技巧。此外,因数值处理方法等原因〓可能导致计算◤结果的不真实,例如产生数值黏性和频散等伪物理效应。当然,某些缺点或局限性可通过某种方式克服或□ 弥补;CFD因涉及大量数※值计算,因此,常需要较高的计算机软硬件配置。CFD有自己的原︾理、方法和特∴点,数值计算与理论分析、实〗验观测相互联系、相互促进,但不能完全※替代,三者各有各的适用︾场合。在实际工作中,需要将三者有机地结合,争取做到取长补短。

                CFD有自己的原理、方法和¤特点,数值计算与理论分析、实验观测相互联系、相互促进,但不能完全替代,三者各有各的适用场合。在实际工作中,需要将三者有机地结合,争取做到取长补短。(3)计算︻流体动力学的数值解法 经过四十多年的发展,CFD出现了多种数值︾解法。这些方法之间的主要区别在于对控制方程的离散方式。根据离散●的原理不同,CFD大体上可◢分为四个分支:① 有限差分法(finite difference method,FDM);② 边界元法(boundary element method,BEM);③ 有限体积法(finite volume method,FVM);④ 有限元法(finite element method,FEM)。

                有限差分法(FDM)是求得偏微分方程数值解最早的一种方法,也是对简单几何形状中的ω 流动与传热问题最容◣易实施的一种方法,基本◆原理是将求解区域用网格线的结★点所组成的集合来代替。在每个结〓点上,描写所研究的流★动与传热问题的偏微分方程中的每一个导数ω 项用相应的差分表达式来代替,从而在每个结点上形成一个代数方程。它是一种直接将微分问题变为代数问题的近似数值解法。FDM方法及程序都比□ 较简单,但不太适合解决复杂边界条件问题,并且计算结果可靠性低,在模型几何结∏构比较复杂的情况下,得到的结果容易ω失真。这种方法发展较早,比较成熟,较多地用于求解双曲线型和抛物线型问题,但是在聚合物共混流场计算中,很少采用这样的方法。

                边界元法(BEM)是︽工程上解决数学模型满足泊松方程和Laplace方程问题的有效方法。计算时只需要边界离散成边界单元,使其所考虑的问题维数降低一维;输入数据少,计算卐时间短,节省内存;由于离散化的误差仅来源于边界,提高了计算精度,但是使用边界元法时首先要求出问题的基本解,而并不是所有的问题都有解。因此,它的使用具卐有一定的局限性。有限体积法(FVM)是将计算区域划分为一系列控制体积,将待解微分方※程对每一个控制体积积分得出离散方程。有限体积法的关键是在导出离散方程过程中,需要对界面上的被求函数本身及其导数的分布作出某种形式的假定。用有限体积法导出的离散方程可以保证具※有守恒特性,而且离散方程系数物理意义明确,计算量相对较小。

                有限元(FEM)法是20世纪80年代开始应用的一种数值解法,它吸收了有限差分中离散处理的内核,又采ζ用了变分计算中选择逼近函数对区域进行→积分的合理方法。有限元法是把计算区域划分成离散的▲容积或者单元,然后通过对控制方程做积分来得到离散方程。它最大的优点在于对于不规则几何区ζ域的适应性很好,而¤且即使在粗网格下也能得到准确的积分守〓恒,从而在计算中将大大节〓省内存的占用,提高计算〓效率。在处理复杂边界问题以及不规则的几何模型时,它更展示了强大的功能。目前的CFD大型商用软件大多采用有限元法。

                Author:admin


                现在致电 13986280012 OR 查看更多联系方式 →

                Go To Top 回顶部