Структура течения вязкопластичной жидкости при заполнении круглой трубы / плоского канала
Автор: Борзенко Евгений Иванович, Шрагер Геннадий Рафаилович
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 2 т.12, 2019 года.
Бесплатный доступ
Исследуется течение вязкопластичной жидкости, реализующееся при заполнении круглой трубы/плоского канала в поле силы тяжести с заданным расходом во входном сечении. Сформулирована математическая постановка задачи на основе полных уравнений движения и неразрывности, естественных граничных условий на свободной поверхности и условия прилипания на твердой стенке. Реологическое поведение среды описывается законом Шведова-Бингама, который предполагает наличие в потоке зон квазитвердого движения в областях с малыми скоростями деформаций. Численное решение задачи основано на конечно-разностном подходе, включающем метод контрольного объема и алгоритм SIMPLE (для вычисления полей скорости и давления во внутренних узлах разнесенной сетки) и метод инвариантов (для удовлетворения граничных условий на свободной поверхности). Для осуществления сквозного расчета потока с квазитвердыми ядрами используется регуляризация реологического уравнения. Проанализировано, как основные параметры задачи влияют на поведение свободной границы, структуры и характеристик потока...
Канал, труба, вязкопластичная жидкость, свободная поверхность, заполнение, численный метод, фонтанирующее течение, режим, квазитвердые ядра
Короткий адрес: https://sciup.org/143167070
IDR: 143167070 | DOI: 10.7242/1999-6691/2019.12.2.11
Список литературы Структура течения вязкопластичной жидкости при заполнении круглой трубы / плоского канала
- Янков В.И., Боярченко В.И., Первадчук В.П., Глот И.О., Шакиров Н.В. Переработка волокнообразующих полимеров. Основы реологии полимеров и течение полимеров в каналах. М.-Ижевск: Институт компьютерных исследований, Регулярная и хаотическая динамика, 2008. 264 c.
- Coyle D.J., Blake J.W., Macosco C.W. The kinematics of fountain flow in mold-filling//AIChE J. 1987. Vol. 33. P. 1168-1177.
- Mitsoulis E. Fountain flow revisited: The effect of various fluid mechanics parameters//AIChE J. 2010. Vol. 56. P. 1147-1162.
- Борзенко Е.И., Фролов О.Ю., Шрагер Г.Р. Фонтанирующее течение вязкой жидкости при заполнении канала с учетом диссипативного разогрева//Изв. РАН. МЖГ. 2014. Т. 49, № 1. С. 45-55.
- Hassan H., Regnier N., Pujos C., Defaye G. Effect of viscous dissipation on the temperature of the polymer during injection molding filling//Polymer. Eng. Sci. 2008. Vol. 48. P. 1199-1206.
- Баранов А.В. Неизотермическое течение реологически сложных сред в условиях химических превращений//МКМК. 2010. Т. 16, № 3. С. 384-399.
- Nguyen-Chung T., Mennig G. Non-isothermal transient flow and molecular orientation during injection mold filling//Rheol. Acta. 2001. Vol. 40. P. 67-73.
- El Otmani R., Zinet M., Boutaous M., Benhadid H. Numerical simulation and thermal analysis of the filling stage in injection molding process: Role of the mold-polymer interface//J. Appl. Polym. Sci. 2011. Vol. 121. P. 1579-1592.
- Wang W., Li X., Han X. Numerical simulation and experimental verification of the filling stage in injection molding//Polymer. Eng. Sci. 2012. Vol. 52. P. 42-51.
- Kamal M.R., Goyal S.K., Chu E. Simulation of injection mold filling of viscoelastic polymer with fountain flow//AIChE J. 1988. Vol. 34. P. 94-106.
- Булгаков В.К., Липанов А.М., Чехонин К.А. Заполнение области между вертикальными коаксиальными цилиндрами аномально-вязкой жидкостью в неизотермических условиях//ИФЖ. 1989. Т. 57, № 4. С. 577-583.
- Липанов А.М., Альес М.Ю., Константинов Ю.Н. Численное моделирование ползущих течений неньютоновских жидкостей со свободной поверхностью//Матем. моделирование. 1993. Т. 5, № 7. C. 3-9.
- Борзенко Е.И., Шрагер Г.Р., Якутенок В.А. Заполнение каналов неньютоновской жидкостью в поле силы тяжести//Изв. РАН. МЖГ. 2009. Т. 44, № 6. С. 40-46.
- Mavridis H., Hrymak A.N., Vlachopoulos J. Finite element simulation of fountain flow in injection molding//Polymer. Eng. Sci. 1986. Vol. 26. P. 449-454.
- Gogos C.G., Huang Ch.-F., Schmidt L.R. The process of cavity filling including the fountain flow in injection molding//Polymer. Eng. Sci. 1986. Vol. 26. P. 1457-1466.
- Mitsoulis E. Fountain flow of pseudoplastic and viscoplastic fluids//Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. 2010. Vol. 165. P. 45-55.
- Глушков И.А., Банзула Ю.Б. Моделирование структурно-реологических свойств дисперсных систем. М.: Угрешская типография, 2009. 299 с.
- Patankar S. Numerical heat transfer and fluid flow. New York: Taylor & Francis, 1980. 197 p.
- Васенин И.М., Сидонский О.Б., Шрагер Г.Р. Численное решение задачи о движении вязкой жидкости со свободной поверхностью//ДАН СССР. 1974. Т. 217, № 2. С. 295-298.
- Борзенко Е.И., Шрагер Г.Р. Влияние вида граничных условий на линии трехфазного контакта на характеристики течения при заполнении канала//ПМТФ. 2015. Т. 56, № 2. С. 3-14.
- Bercovier M., Engelman M.A. Finite-element method for incompressible non-Newtonian flows//J. Comput. Phys. 1980. Vol. 36. P. 313-326.
- Rose W. Fluid-fluid interfaces in steady motion//Nature. 1961. Vol. 191. P. 242-243.
