Течение неньютоновских жидкостей в рабочих каналах машин по переработке полимерных материалов

• Автор: Кутузов, Александр Григорьевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 385 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 .СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1.Технология и общая теория каландрования
1.2.Интенсификация каландрования путем использования клиновых устройств
1.3.Движение частиц при малых числах Рейнольдса
1 АЭкструзия полимеров
1.5. Выводы
2. ДВИЖЕНИЕ ВЯЗКОУПРУГОЙ ЖИДКОСТИ В МЕЖВАЛКОВОМ КАНАЛЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ КЛИНОВОГО УСТРОЙСТВА
2.1. Постановка задачи
2.2. Решение уравнений движения для зоны I
2.3. Решение уравнений движения для зоны II
2.4.Численный расчет координаты линии нулевых скоростей сдвига
2.5. Анализ решения уравнений движения
2.6. Выводы
3. МИГРАЦИЯ ГАЗОВОГО ПУЗЫРЯ В СДВИГОВОМ ПОТОКЕ ВЯЗКО-УПРУГОЙ ЖИДКОСТИ В КАНАЛАХ РАЗЛИЧНОГО ПРОФИЛЯ
3.1. Движение газового пузыря в сдвиговом потоке вязкоупругой жидкости в канале с параллельными стенками
3.1.1. Постановка задачи
3.1.2. Теорема взаимности Лоренца
3.1.3. Решение уравнений движения для ньютоновского поля скорости .
3.1.4. Решение дополнительной задачи о движении пузыря в неподвижной ньютоновской жидкости
3.1.5. Скорость боковой миграции
3.1.6. Траектория пузыря

3.1.7. Анализ решения задачи
3.2. Движение газового пузыря в сходящемся канале
3.2.1. Постановка задачи
3.2.2. Анализ решения задачи
3.3. Выводы
4. ЭКСПЕРИМЕНТ А ЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДВИЖЕНИЯ НЕНЬЮТОНОВСКИХ ЖИДКОСТЕЙ С ГАЗОВОЗДУШНЫМИ ВКЛЮЧЕНИЯМИ В КАНАЛЕ МЕЖДУ ВРАЩАЮЩИМИСЯ ВАЖАМИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КЛИНОВОГО УСТРОЙСТВА
4.1. Цели и задачи эксперимента
4.2. Экспериментальное исследование процесса движения вязкоупругих жидкостей в канале между вращающимися валками с использованием клинового устройства
4.2.1. Описание экспериментальной установки
4.2.2. Методика проведения эксперимента
4.2.3. Результаты экспериментальных исследований
4.2.4. Оценка погрешности эксперимента
4.3. Экспериментальное исследование движения газовоздушных включений в канале между клином и валком
4.3.1. Описание экспериментальной установки
4.3.2. Методика проведения эксперимента
4.3.3. Результаты экспериментальных исследований
4.4. Выводы
5. ИЗОТЕРМИЧЕСКОЕ ТЕЧЕНИЕ ВЯЗКОУПРУГОЙ ЖИДКОСТИ В ФОРМУЮЩЕМ КАНАЛЕ ЭКСТРУЗИОННОЙ ГОЛОВКИ

5.1. Постановка задачи
5.2. Уравнения движения
5.3. Метод контрольного объема для решения задач гидродинамики . .
5.4. Алгоритм решения задачи
5.5. Дискретизация источникового члена
5.6. Процедура решения задачи
5.7. Предел изменения сеток при численном моделировании течений вязкоупругих жидкостей
5.8. Реологические уравнения состояния
5.9. Геометрия области течения
5.9.1. Выбор расчетной схемы течения
5.9.2. Выбор расчетных сеток
5.10. Результаты моделирования
5.11. Безвихревое течение во входном участке формующего канала экструзионной головки
5.12. Выводы
6. НЕИЗОТЕРМИЧЕСКОЕ ТЕЧЕНИЕ ВЯЗКОУПРУГОЙ ЖИДКОСТИ В ФОРМУЮЩЕМ КАНАЛЕ ЭКСТРУЗИОННОЙ ГОЛОВКИ
6.1. Уравнения движения
6.1.1. Конститутивные реологические уравнения
6.1.2. Разделение напряжений
6.1.3. Анализ диссипативного слагаемого в уравнении энергии . . .
6.1.4. Температурная зависимость реологических параметров . . . .
6.2. Геометрия области течения

работе, достаточно хорошо согласуются с экспериментальными данными [177-179, 181].
Феномен боковой миграции в неныотоновской жидкости был изучен экспериментально Мейсоном с соавторами [194], а также другими
исследователями [193, 195]. Было получено два различных результата. Для вязкоупругих жидкостей было установлено, что в Пуазейлевом и Куэттовом потоках твердая частица мигрирует в направлении минимума скорости сдвига, т.е. по направлению к осевой линии канала в Пуазейлевом течении и по направлению к внешнему цилиндру в Куэттовом потоке. Для
псевдопластичных жидкостей было показано [194], что миграция твердой сферы происходит в противоположном направлении: к стенке в Пуазейлевом течении и к внутреннему цилиндру в Куэттовом потоке. Кроме того, в работе [195] изучался также феномен аксиальной миграции, происходящей в
сдвиговом потоке жидкости. Отмечалось, что аксиальная миграция происходит медленнее поперечной.
Объяснение, данное феномену боковой миграции, основывалось на предположении, что сила, действующая на частицу в сдвиговом потоке и вызывающая ее поперечное перемещение, возникает из-за наличия градиента нормальных напряжений, возникающих в невозмущенном потоке вязкоупругой жидкости. Однако такое объяснение не учитывало свойств «возмущенного» течения, вызванного присутствием частицы.
Теоретическое объяснение феномену латеральной миграции,
обнаруженному экспериментально Мейсоном и др., было впервые дано в работе Хоу и Леал [196], которые изучали миграцию твердой сферической частицы в Пуазейлевом и Куэттовом потоках в случае модели жидкости второго порядка. В работе использован метод регулярного асимптотического разложения по малому параметру, который представляет собой отношение упругих и вязких сил. Метод решения аналогичен методу, данному в работе [189]. Анализ Хоу и Леал показывает, что латеральная миграция происходит в том же направлении, как показано в [194] для вязкоупругой жидкости.