3.2 压力场分布
图 5是口模流道内的压力等值面图。由图可知压力等值面几乎是垂直于流动方向的平面,说明压力在x-y截面内的变化很小。为了描述压力沿轴向的变化,本文在入口截面上选取有代表性的点,通过每个选取的点沿流动方向直至出口定义一条路径,求出某时刻路径上各点的压力值,即可得到压力沿轴向的分布曲线。由前面分析可知,在垂直于流动方向的截面上压力变化很小,因此定义路径时可以任意选取入口截面上的点。图6是在t=0.9888s时口模流道内的压力沿路径的分布曲线。图中显示压力沿轴向近似于线性规律变化,但从图中可以看出,由于振动的引入,压力的变化大致分为几个阶段,在入口附近压力有一个短暂的急剧下降阶段,尔后又短暂地上升,然后才缓慢下降直至口模出口。这可能是振动场带来的特有现象,因为在没有引入振动时压力沿轴向的变化梯度是恒定的,没有急剧下降后又上升的过程。

图5 压力等值面图(

) 图6 t=0.9888s时压力沿轴向分布曲线(

)
图7是流道内点(5,10,0)、(5,10,5)、(5,10,25),(5,10,50)(它们分别位于z=0、5、25、50mm的截面上)处的压力随时间变化曲线图,从图中可以看出在口模入口处附近截面上压力存在振动现象,其频率等同于入口压力的振动频率,在出口处这种压力波动现象几乎消失。截面上平均压力沿流动方向逐渐减小。说明压力的振动和速度的振动一样具有明显的衰减性,也再次说明口模长度基本合适。
3.3 应力场分布

图7压力随时间变化曲线(

)
图8是在z=1mm截面上的应力等值线分布图。由图可知, 应力在流动中心处较小,沿径向增大,在壁面达到最大值;同一截面上拐角处应力最大。从图8(b)所示的拐角处应力分布的放大图可见该区域存在应力集中现象,并且径向的应力梯度较大。
4 结束语
振动场的引入使得原本就很复杂的聚合物熔体在异型材挤出口模内的流动变得更为复杂。本文利用ANSYS软件对受入口处周期性振动的入口压力驱动的聚合物熔体在“L”形异型材挤出口模内的三维流动进行了数值模拟,得出了不同条件下熔体在口模内的速度、压力和应力的分布。研究结果对聚合物异型材动态挤出口模设计和工艺制订有参考价值。限于研究条件,数值模拟仅仅针对等温情况,与实际工况更接近的非等温的情况尚需进一步研究。