③稳定性较高,容错机制和操作界面也比较完备;
④运行范围较广:在多种操作系统,多种计算机,包括并行环境下都能运行。
由于POLYFLOW是一个以有限元为基础,专门用于黏弹性材料流动模拟的软件,其在模拟黏弹性流动方面的优势是其它商业软件所无法比拟的,因此我们在众多商业CFD软件中选择POLYFLOW来进行模拟计算分析[13]。
2.2 POLYFLOW简介
FLUENT公司的POLYFLOW软件最广为人知的是其对黏弹性材料的建模能力,1982年该软件由比利时Louvain大学研发成功,1988年成立公司,1997年被全球著名的CAE仿真软件供应商和服务技术商FLUENT公司收购,FLUENT公司于2006年被ANSYS公司收购。
POLYFLOW主要针对粘性和粘弹性的流体用有限元法进行流动模拟的CFD件,它具有强大的解决非牛顿流体及非线性问题的能力,且具有多种流动模型,可以解决聚合物、食品、玻璃等加工过程中遇到的多种等温、非等温,两维、三维,稳态、非稳态的流动问题[14]。可以用于聚合物的挤出、吹塑、拉丝、层流混合、涂层过程中的流动、传热和化学反应问题。
POLYFLOW具有以下特点[15]:
(1)拥有每年都在不断地进行更新的黏弹性材料数据库且该数据库的内容也很丰富,其中的黏性模型也是各种各样;
(2)在模拟黏弹性流体或具有复杂流变特性流体时,主要有3种模型:广义牛顿模型、黏弹性模型和屈服应力模型,且在模拟黏弹性模型方面具有拥有多种可扩展的特性;
(3)采用变形网格、网格重叠技术以及接触算法,能保证计算结果的准确性:文献综述
(4)由于与前处理器有数据接口,可以使用GAMBIT、PATPAN、I-DEAS生成的网格且支持多种类型网格,比如:组合网格、三角形、四边形、四面体、五面体、六面体等,POLYFLOW内部嵌套了GAMBIT软件;
(5)工程师工作的效率大大地提高,具体表现在:只需通过简单地设定和计算,就能得到吹塑后的吹塑过程中的重要指标参数如各部位的厚度、剪切应力、温度等:
(6)在计算挤出过程中的材料混合问题时,使用自由面的方法,多种的自由面类型为模拟多种类型的挤出混合问题建立了良好的基础;
(7)可以用来模拟玻璃熔炉中的电加热问题,并且可以将过程中的电导率定义为温度的函数。