Análisis CFD del flujo viscoelástico no isotérmico de fundido de HDPE a través de un dado de extrusión
Autores: Myint, Aung Ko Ko; Taithong, Nontapat; Pakdee, Watit
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Análisis CFD del flujo viscoelástico no isotérmico de fundido de HDPE a través de un dado de extrusión
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Extrusión de polímeros
Comportamiento de flujo viscoelástico
Polietileno de alta densidad
Matriz de extrusión
Geometría de la matriz
Parámetros de flujo
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
La optimización de los procesos de extrusión de polímeros es crucial para mejorar la calidad del producto y la eficiencia de fabricación en las industrias plásticas. Este estudio tiene como objetivo investigar el comportamiento de flujo viscoelástico del polietileno de alta densidad (PEAD) a través de un dado de extrusión con un mandril interno, centrándose en los efectos de la geometría del dado y los parámetros de flujo. Se desarrolla un modelo numérico bidimensional (2D) en COMSOL Multiphysics utilizando la ecuación constitutiva de Oldroyd-B, resuelto mediante el método de elementos finitos de Galerkin/mínimos cuadrados. Los resultados de la simulación indican que el número de Weissenberg (Wi) y la geometría del dado influyen significativamente en el coeficiente de arrastre adimensional (Cd) y la distribución de tensión viscoelástica a lo largo de la pared del dado. Además, el redondeo de los bordes afilados de la superficie de la pared del dado reduce eficazmente las oscilaciones de tensión, mejorando la uniformidad del flujo. Estos hallazgos proporcionan valiosas ideas para optimizar el diseño del dado y mejorar la eficiencia de la extrusión de polímeros.
Descripción
La optimización de los procesos de extrusión de polímeros es crucial para mejorar la calidad del producto y la eficiencia de fabricación en las industrias plásticas. Este estudio tiene como objetivo investigar el comportamiento de flujo viscoelástico del polietileno de alta densidad (PEAD) a través de un dado de extrusión con un mandril interno, centrándose en los efectos de la geometría del dado y los parámetros de flujo. Se desarrolla un modelo numérico bidimensional (2D) en COMSOL Multiphysics utilizando la ecuación constitutiva de Oldroyd-B, resuelto mediante el método de elementos finitos de Galerkin/mínimos cuadrados. Los resultados de la simulación indican que el número de Weissenberg (Wi) y la geometría del dado influyen significativamente en el coeficiente de arrastre adimensional (Cd) y la distribución de tensión viscoelástica a lo largo de la pared del dado. Además, el redondeo de los bordes afilados de la superficie de la pared del dado reduce eficazmente las oscilaciones de tensión, mejorando la uniformidad del flujo. Estos hallazgos proporcionan valiosas ideas para optimizar el diseño del dado y mejorar la eficiencia de la extrusión de polímeros.