基于改进有限体积法的三维注塑成型充模过程数值模拟#严波1，李阳2，赵朋3**51015202530354045（1.上海交通大学材料科学与工程学院，上海200030；2.华中科技大学材料科学与工程学院，武汉430074；3.浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室，杭州310027）摘要：分别根据界面两侧相邻有限体积流动剪切应力相等的原则，考虑到相邻有限体积内粘度系数的差异，改进传统的有限体积法，推导了改进的有限体积中心速度梯度、界面速度和速度梯度的新的离散格式和计算格式。改进的离散格式和计算格式能适用于注塑成型充模过程中型腔内塑料熔体粘度差异较大的情形，避免因粘度的变化导致界面两侧相邻有限体积内塑料熔体流动剪切应力的急剧变化。同理，根据界面两侧热流量相等的原则，给出了有限体积中心温度梯度、界面温度梯度的离散格式和计算格式。改进有限体积法能有效提高数值模拟的稳定性和计算精度。采用改进的有限体积法分别模拟了盒形件和带凹槽平板的塑料熔体充模过程，模拟结果与实验结果和商业软件模拟结果吻合。数值算例表明改进的有限体积法能较准确地模拟注塑成型充模过程，也可应用于粘度变化比较大的其它单一流体或多种流体的耦合数值模拟，具有重要的理论和使用价值。关键词：注塑成型；改进有限体积法；充模；粘度；数值模拟中图分类号：TQ320.63DSimulationofFillingStageofPlasticInjectionmoldingBasedonImprovedFiniteVolumeMethodYANBo1,LIYang2,ZHAOPeng3(1.SchoolofMaterialsScienceandEngineering,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200030;2.SchoolofMaterialsScienceandEingeering,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074;3.TheStateKeyLabofFluidPowerTransmissionandControl,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027)Abstract:Accordingtotheequalflowshearstressattheinterfaceinadjacentfinitevolumes,thetraditionalfinitevolumemethod(FVM)isimprovedinconsiderationoftheviscosityvariationofadjacentfinitevolumes.Thenewdiscretizationandcomputingformulaeconcerningvelocitygradientatthecenteroffinitevolume,aswellasvelocityanditsgradientattheinterfacearededucedfortheimprovedFVM.Thenewdiscretizationandcomputingformulaeareapttothesituationthatmeltviscosityvariesveryquicklyduringthefillingstageofplasticinjectionmolding.TheimprovedFVMcanavoidsteeposcillationofflowshearstressinadjacentfinitevolume.Similarly,accordingtoequalheatfluxattheinterfaceinadjacentfinitevolumes,thenewdiscretizationandcomputingformulaeoftemperaturegradientarealsogivenwhenthechangingofheatconductivitycoefficientistakenintoaccount.ThustheimprovedFVMresultsinnumericalstabilityandaccuracyinthesimulationoffillingstage.Thepresentedapproachwasusedtosimulatethefillingstageofaboxandaplatewithconcavegroove.Thesimulationresultsagreedwelltotheexperimentaldataandthosefromcommercialsoftwarerespectively.Sotheimprovedapproachwasverifiedtobeabletoexactlysimulatethefillingstageofplasticinjectionmolding.Inpractice,itcanalsobetheoreticallyappliedinthecoupledsimulationofothersingle---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---基金项目：国家自然科学基金资助项目(51005151，51105334)；高校博士点专项科研基金资助(20100073120058)作者简介：严波，男，1979年出生，博士，副教授。主要研究方向为注塑成型CAE及多尺度数值模拟通信联系人：李阳（通讯作者），男，1979年出生，博士，高级工程师。主要研究方向为注塑成型工艺优化.liyang@mail.hust.edu.cn-1----本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---fluidormultifluid.Keywords:plasticinjectionmolding;improvedfinitevolumemethod;filling;viscosity;numericalsimulation50556065700引言随着在塑料制品复杂程度和质量要求的不断提高，采用注塑成型CAE模拟技术越来越普遍。...