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“高分子流模組”是COMSOL Multiphysics ®軟體的一個附加產品,用於定義和求解具有黏彈性、觸變性、剪切增稠或剪切稀化屬性的非牛頓流體問題。您可以將流體的屬性作為溫度和組分的函數來模擬固化和聚合反應。不僅如此,通過將本模組與 COMSOL Multiphysics ®的其他模組結合使用,您還可以模擬全耦合的瞬態流-固耦合問題。


高分子熔體、油漆和蛋白質懸浮液

黏彈性流體模型可以分析這些流體類型的彈性。當流體發生變形時,會有一定的力使其返回未變形狀態。在建模時,非常重要的是計算流體隨時間的變形(即氣-液界面的形狀)、可能與這些流體相互作用的局部表面力,以及發生流體流動的壓力損失。這些流體的典型例子包括高分子熔體、油漆和蛋白質懸浮液。


膠狀懸浮液、番茄醬和乳液

膠狀懸浮液可能表現出剪切增稠的特性,其黏度隨剪切速率顯著增加。另一些懸浮液則可能表現出剪切稀化特性,比如糖漿和番茄醬,其黏度會隨剪切速率而降低。此外,觸變流體還具有時間依賴性,其黏度會隨著剪切速率的持續時間而降低。雖然用於描述這些流體的模型都是非彈性的,但它們能夠描述高度非牛頓特性。

建模模擬的目的與上面的黏彈性流體相似:計算氣-液界面的形狀、可能與這些流體相互作用的局部表面力,以及流體流動的壓力損失。此外,對溫度和組分的依賴性可能對製造工藝的設計非常重要,比如橡膠熔體的固化。


高分子流模組的特徵和功能

“高分子流模組”為許多流體模型和屬性提供專門的功能


黏彈性流體模型

“高分子流模組”的特點在於提供了多種黏彈性流體模型,它們具有不同的本構關係,可用於描述流體變形以及由此產生的力。Oldroyd-B 模型採用線性關係,可以描述為胡克彈簧在牛頓溶劑中的懸浮液,而另一些模型則描述非線性彈性效應和剪切稀化。

Oldroyd-B

Gisekus

FENE-P

LPTT

無彈性非牛頓模型

除黏彈性模型以外,高分子流模組”還提供廣泛應用的無彈性非牛頓模型,其中許多模型都具有通用性,可以描述剪切稀化和剪切增稠。此外,還提供黏塑性和触變流體模型來描述更具體的應用。

.冪律

Carreau

Carreau-Yasuda

.交叉

Cross-Williamson

Ellis

Bingham-Papanastasiou(黏塑性)

Casson-Papanastasiou(黏塑性)

Herschel-Bulkley-Papanastasiou

Robertsson-Stiff-Papanastasiou

DeKee-Turcotte-Papanastasiou

Houska 觸變模型(觸變性)


多相流模型

為了能夠在模擬塗層、自由表面和充模時對液-氣界面進行建模,“高分子流動模組”提供了三種不同的基於表面追蹤方法的分離多相流模型。其中等位函數方法通過求解等位函數的輸運方程來追蹤界面位置;相位場方法通過求解相位場變量和混合能量密度的兩個輸運方程來追蹤界面位置;移動網格方法則使用可以改變形狀的網格來追蹤界面位置。

溫度依存性的熱函數

高分子擠出和充模的常用方法是熔融橡膠或高分子混合物,然後使混合物在模具內固化。“高分子流動模組”提供了模擬這些過程所需的熱力學模型:阿累尼烏斯、Williams-Landel-Ferry和指數模型。


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