[发明专利]用于模拟塑性材料和气体的多相流的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于模拟塑性材料和气体的多相流的计算机化方法，其有助于分析于腔室（Chamber）中混炼的例如未硫化橡胶、树脂等塑性材料的流动状态。

背景技术

近年来，已经提出了各种计算机模拟法。例如，下述非专利文献1提出了用于计算在班伯里密炼机中混炼时在交联之前的塑性材料例如未硫化橡胶或树脂的流动状态的方法。

[非专利文献1]“附聚物的分散混合的数值和实验研究”，V.Collin(1)^*、E.Peuvrel-Disdier(1)等人。

非专利文献1的方法的前提是腔室完全被塑性材料充满（即填充率=100%）。

然而，通过使用班伯里密炼机等难以使混炼在填充率为100%的条件下进行，并且已知随着填充率的改变，混炼的塑性材料的品质和状态也改变。

尽管存在这些事实，但非专利文献1的方法不能通过将塑性材料的填充率设定为除100%以外的不同值来实施。的确，要使混炼在填充率100%的条件下进行几乎是不可能的，因此，非专利文献1的模拟结果不能通过实验来验证。

另一方面，塑性材料的粘度很大程度上不同于空气的粘度，因此，如果通过流动计算（Flowcalculation）来模拟腔室中的塑性材料和空气两相，则计算倾向于变得不稳定。在通过利用空气的实际粘度进行流动计算的情况下，即使在不被打断的情况下完成计算，计算时间也变得非常长，并且需要高昂的计算成本。

发明内容

因此，研究出本发明来解决上述问题，并且本发明的目的在于提供一种用于模拟存在于腔室中的塑性材料和气体的多相流的计算机化方法，在所述方法中，可以在不大幅增加计算时间的条件下稳定地进行各种填充率下的多相流计算，并且由此可实现精确模拟。

根据本发明，用于模拟在腔室中的塑性材料的流动状态的计算机化方法，包括：

生成作为腔室的有限体积模型的腔室模型的步骤、

定义塑性材料的材料模型的步骤、

定义气体的气相模型的步骤、

对在腔室模型中的材料模型和气相模型进行流动计算的步骤，其中，

材料模型设定有塑性材料的粘度，并且

气相模型设定有大于气体实际粘度的粘度。

所述腔室可以是班伯里密炼机的混炼空间，在其中设置至少一个转子，并且塑性材料可以是待混炼的未硫化橡胶或树脂材料。

在流动计算中，优选进行材料模型的剪切生热的计算，但是不进行气相模型的剪切生热的计算。

在塑性材料模型和腔室模型之间的界面上，可对滑移边界条件进行定义。

附图说明

图1是用于混炼塑性材料的班伯里密炼机一部分的示意性横截面图。

图2是根据本发明的方法的一个例子的流程图。

图3是腔室模型的透视图。

图4是用于说明腔室模型的腔壁（Wall）和内部空间的啮合的横截面图。

图5是单独显示腔室模型的功能部分的横截面图。

图6是显示配置了材料模型和气相模型的腔室模型状态的横截面图。

图7是流动计算程序的流程图。

图8是显示通过根据本发明的模拟方法获得的塑性材料的混炼状态的图形。

具体实施方式

现在结合附图对本发明的实施方式加以详细说明。

本发明的目的在于提供一种用于通过使用计算机（未图示）来评估设置于腔室中的塑性材料的流动状态的模拟方法。

塑性材料，例如交联之前的未硫化橡胶、树脂或弹性体，具有粘度。然而，其并不限于这些材料。只要其具有稳定的流动状态，所述塑性材料可以是任意材料。

在为交联之前未硫化橡胶的情况下，可将在80℃左右充分混炼的混合物的状态作为稳定的流动状态。

所述腔室为基本上闭合的空间，在其中设置有塑性材料，并且所述塑性材在其中流动。所述腔室可以具有任意的构造（Configuration）。所述腔室的一个典型例子是班伯里密炼机的混炼空间。如图1所示，本实施方式中的腔室4形成于班伯里密炼机1的外壳2和设置于外壳2中的一对转子3之间，并且所述腔室4具有像数字8的截面形状。然而，所述腔室并不限于这样的构造。

图2是根据本发明的模拟法的一个例子的流程图。

*生成腔室模型的步骤s1。

在该实施方式中，首先，计算机生成腔室模型5，其是腔壁和腔室4内部三维空间的有限体积模型。

图3是腔室模型5的透视图。

图4是其横截面图。