Введение к работе
Актуальность проблемы. Проектирование технологий формования изделий из полимерных материалов Бкдзигает задачи определений знерго-силозых и кинематических фаістороз потоков полимерной массы в технологическом оборудовании. Для правильной организации технологического процесса необходимо глубокое изучение как реологических характеристик полимероз, так и гидродинамических, теплофизическмх, физикохимических процессов, реализуемых при их переработке. Актуальность направления, связанного с математическим моделированием процессов, определяется большими техническими трудностями и значительными материальными затратами при отрабоїке технологий'в натурних условиях. Математическое моделирование позволяет получать как качественную, так и количествениуа картину процессов, происходящих 8 технологической оборудовании. Современный уровень развития вычислительной техники и широкое распространзкиа персональных компьютеров, в сочетании с успехами математического моделирования делает возможным создание автоматизированных рабочих мест (АРШ кокструк-тороз и технологов. Создание математического обеспечения АРМ выдвигает задачи получения облей методист численного расчета течений различных реологически сложных сред. „
Дельв настояаей работа; является разработка вычислительных алгоритмов и методик расчета на ЭВМ неизотермических ползущих течений реагирудчих нєньигоновсісих жидкостей с движущейся свободной поверхностью в каналах сложной формы.
Научная новизна:
- разработаны математические модели неизотермических ползущих
ТЄЧЄККЙ реаГИрузСЦИХ КеНЬИТОКОБСКИХ ЗЯДКОСТЄЙ с движуп^йся свободной.
поверхностью в каналах сложной Формы;
- для резания нелинейных задач гидрореодинамкки и теплообмена
разработан метод асймптот;іческого стацяонировакия, позволявший по
лучать устойчивое? сходял^еся ревение при различном роокииетическоы
поведении жидких полимеров, режимах ^еченіш з областях сложой
|ормы;
. - при численном исследовании процесса формования изделия еловой фермы, имекгаго кольцевуя проточку, методом свободного литья выязлен пульсирующий характер течения для дилатантной жидкости. Зйідкссть, накопившись над проточкой, стекает зниз, затеи скова накапливается над проточкой. При моделировании процесса формования
этого же изделия методом литья под давлением выявлено образование двух вихревых . зон при заполнении псездопластической жидкостью, соизмеримых с размерами течения, способствующих перемешиванию.
Достоверность полученных результатов. Дія проверки разработанных методик и вычислительных программ были проведены расчеты контрольных вариантов, отражавших особенности течения полимерных масс. Сравнение результатов расчетов показало хорошее согласование с аналитическими решениями, экспериментальными данными и численными результатах»! других авторов.
Практическая значимость. Разработанная методика численного расчета ноизотермических ползущих течений реагирующих неныагоновс-ких жидкостей с дзияущзйся свободной поверхностью в каналах сложной форш может быть нспользованна при разработке технологических процессов переработки полимерных материалов. 15етодика позволяет определить знерго-силопые и кинематические факторы потоков растворов и расплавов полимэров в технологическом оборудовании и прогнозировать качество получаемых изделий. Разработанные вычислительные алгоритмы позволяют создать математическое обеспечение АРМ конструкторов.и технологов. Разработанные численные методики и программные средства могут быть использованы в различных отраслях народного хозяйства при переработке полимеров, геофизике, пищевой промышленности и других отраслях.
Работа выполнена по научно-технической програме "Математическое моделирование в научных и технических системах" (проект Н 143, раздал 6), по решению Госкомиссии при СМ СССР от 20.12.89 N 426, по плану научно-исследовательских работ йШ УрО РАН. .
Реализация результатов работы. Разработанные методики и программные комплексы PCLYFL0W и FDFEM внедрены на кафедрах "ЬЬтемати-ческое моделирование физических процессов и технологий", "Лзигате-ли летательных агшаратов" Ижевского механического института, ОКГБ "Босход" при Идавском механическом.институте, в Лаборатории испы-тшіий полимерных материалов НйИ механики МГУ, НИТИ "Прогресс".
Апробация результатов работы и публикации.. Результаты исследований докладывались в 1390 году в г. Ижевске на Всесоюзной шко-
j.e-семинаре "^.тематическое моделирование в естествознании и технике", на Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы кристаллизации сплавов и компьютерное моделирование". В 1992 году. в и, Абрау-Дорсо IV Всероссийской аколе-семиваре "Численные методы мзлаат:кк склогшой сре?ы". 15а научных семинарах Института прикладной юхаяики и йшика-технического института УрО РАН. Киевского меха-
- з -кичоского института.
Часть результатов работы воила в отчет РАН "Важнейшие результаты із области естественных, технических, гуманитарных и общественных наук за 1991 г." СМ.. 1993 г.. с. 363.
По материалам диссертационной работы опубликовано четыре статьи, научно-технический отчет, шесть тезисов.
Структура к сбьец диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы С127наименований). ОбЪем диссертации составляет 167 страниц, вклачая 115 рисунков Сна 64 страницах).