Verificación y Validación de openInjMoldSim, un Solucionador de Código Abierto para Modelar la Etapa de Llenado del Moldeo por Inyección de Termoplásticos
Autores: Pedro, João; Ramôa, Bruno; Nóbrega, João Miguel; Fernandes, Célio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Verificación y Validación de openInjMoldSim, un Solucionador de Código Abierto para Modelar la Etapa de Llenado del Moldeo por Inyección de Termoplásticos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Simulación
No isotérmica
Flujo de fluidos no newtonianos
Fundidos de polímeros
Moldeo por inyección de termoplásticos
Método numérico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
En el presente estudio, se investiga la simulación del flujo de fluidos no newtonianos no isotérmicos tridimensionales (3D) de fundidos poliméricos. En particular, se estudia numéricamente la etapa de llenado del moldeo por inyección de termoplásticos con un solucionador implementado en la biblioteca computacional de código abierto OpenFOAM(r). El método numérico se basa en un modelo de flujo bifásico compresible, desarrollado siguiendo un esquema de discretización de volumen finito no estructurado centrado en celdas, combinado con una técnica de volumen de fluido (VOF) para la captura de interfaces. Además, se utiliza el modelo Cross-WLF (Williams-Landel-Ferry) para caracterizar el comportamiento reológico de los fundidos poliméricos, y se emplea la ecuación de Tait modificada como la ecuación de estado. Para verificar la implementación numérica, las predicciones del código se comparan primero con soluciones analíticas, para un fluido newtoniano que fluye a través de un canal cilíndrico. Posteriormente, se estudia el proceso de llenado de un fluido no newtoniano (Cross-WLF) en una cavidad rectangular con un inserto cilíndrico y en una muestra de prueba de tracción. Se encuentra que la interfaz del frente de flujo del fundido y los contornos de los campos (presión, velocidad y temperatura) están en buena concordancia con las soluciones de referencia, obtenidas con el software propietario Moldex3D(r). Además, se analiza el esfuerzo computacional, medido por el tiempo de pared transcurrido de las simulaciones, tanto para el software de código abierto como para el propietario, y se encuentra que ambos son similares para el mismo nivel de precisión, cuando se emplean las capacidades de paralelización de OpenFOAM(r).
Descripción
En el presente estudio, se investiga la simulación del flujo de fluidos no newtonianos no isotérmicos tridimensionales (3D) de fundidos poliméricos. En particular, se estudia numéricamente la etapa de llenado del moldeo por inyección de termoplásticos con un solucionador implementado en la biblioteca computacional de código abierto OpenFOAM(r). El método numérico se basa en un modelo de flujo bifásico compresible, desarrollado siguiendo un esquema de discretización de volumen finito no estructurado centrado en celdas, combinado con una técnica de volumen de fluido (VOF) para la captura de interfaces. Además, se utiliza el modelo Cross-WLF (Williams-Landel-Ferry) para caracterizar el comportamiento reológico de los fundidos poliméricos, y se emplea la ecuación de Tait modificada como la ecuación de estado. Para verificar la implementación numérica, las predicciones del código se comparan primero con soluciones analíticas, para un fluido newtoniano que fluye a través de un canal cilíndrico. Posteriormente, se estudia el proceso de llenado de un fluido no newtoniano (Cross-WLF) en una cavidad rectangular con un inserto cilíndrico y en una muestra de prueba de tracción. Se encuentra que la interfaz del frente de flujo del fundido y los contornos de los campos (presión, velocidad y temperatura) están en buena concordancia con las soluciones de referencia, obtenidas con el software propietario Moldex3D(r). Además, se analiza el esfuerzo computacional, medido por el tiempo de pared transcurrido de las simulaciones, tanto para el software de código abierto como para el propietario, y se encuentra que ambos son similares para el mismo nivel de precisión, cuando se emplean las capacidades de paralelización de OpenFOAM(r).