闡述該課題的研究意義

1、一 . 闡述該課題的研究意義，或工程設(shè)計(jì)的價(jià)值和意義，國(guó)內(nèi)外概況和發(fā)展趨勢(shì)，選題的先進(jìn)性和實(shí)用性，技術(shù)難度及工作量（3000字左右）。1）課題研究的背景20世紀(jì)以來(lái)，隨著高分子材料科學(xué)的發(fā)展以及人類(lèi)社會(huì)對(duì)高分子材料的大量需求，各種功能的高分子材料已在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，橡膠作為高分子材料的重要一員，其作用越來(lái)越顯得重要，橡膠產(chǎn)業(yè)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱性產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)品遍布社會(huì)的每個(gè)領(lǐng)域，同時(shí)橡膠又是非常重要的戰(zhàn)略物資。而橡膠混煉又是高分子材料加工研究領(lǐng)域的重要的工序之一，自F.H.Banbury1916年發(fā)明密煉機(jī)以來(lái)，間歇式密煉機(jī)時(shí)至今日仍是橡膠工業(yè)生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備。密煉機(jī)是在開(kāi)煉機(jī)

2、基礎(chǔ)上發(fā)展和完善起來(lái)的一種高剪切間歇式混煉設(shè)備，主要用于橡膠的塑煉及混煉，其次用于塑料、瀝青等其它高分子材料的混合以及橡塑共混等。相對(duì)于開(kāi)煉機(jī)來(lái)說(shuō)，密煉機(jī)的密煉室是完全密閉的，混煉過(guò)程中物料不會(huì)外泄，因而可避免混合物中添加劑的飛揚(yáng)及損失，并且可以加入液態(tài)添加劑。密煉室的密閉性有效地改善了工作環(huán)境，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率并為自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)造了條件，因此它已經(jīng)成為橡塑工業(yè)中最關(guān)鍵的混煉設(shè)備。因此，密煉機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和整體性能的提高成為橡膠行業(yè)追逐的目標(biāo)。但是，眾所周知，由于密煉機(jī)對(duì)膠料的塑煉、混煉是在密閉的密煉室中進(jìn)行的，人們無(wú)法直接觀察其內(nèi)部的混煉情況，即物料在密煉室中

3、的流動(dòng)機(jī)理或流動(dòng)情況，也無(wú)法判斷密煉室內(nèi)部轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，所以也就無(wú)法建立起完全正確的混煉理論和數(shù)學(xué)模型，以及無(wú)法確定如何改進(jìn)設(shè)備的整體性能才能更好的進(jìn)行膠料的混煉。針對(duì)這一問(wèn)題，許多人采用透明密煉室或安裝有有機(jī)玻璃視窗的密煉室來(lái)進(jìn)行觀察。如英國(guó)洛夫博拉夫（Loughborough）工業(yè)大學(xué)的弗里克萊（Freakley）等人在1979年首先開(kāi)創(chuàng)了在密煉機(jī)加工過(guò)程中的可視化研究1，他用裝配了有機(jī)玻璃視窗的模型密煉機(jī)觀測(cè)聚合物的流動(dòng)情況并研究硅橡膠的流動(dòng)。后來(lái)美國(guó)俄亥俄州阿克隆大學(xué)的明（K.Min）、懷特（J.L.White）、木瑞卡瓦（Morikawa）、塞土阿（D.K.Setua）、胡本飛（B

4、enfei Hu）和克蒙（P.S.Kim）等人進(jìn)一步發(fā)展了該項(xiàng)技術(shù)，他們不僅研究膠料的運(yùn)動(dòng)、混合過(guò)程以及膠料在密煉室中的循環(huán)情況，而且還研究了當(dāng)轉(zhuǎn)子構(gòu)型及類(lèi)別不同（剪切型和嚙合型）時(shí)，膠料的流動(dòng)和混煉機(jī)理。如19851988年明和懷特等人采用裝有有機(jī)玻璃的實(shí)驗(yàn)用密煉機(jī)觀察了天然膠、順丁膠、丁苯膠和低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）、聚苯乙烯（PS）的混煉。1987年他們又利用該密煉機(jī)混煉彈性體并加炭黑和油料，觀察其流動(dòng)情況2。雖然我們可以做出透明密煉室來(lái)觀察密煉室內(nèi)部聚合物的流動(dòng)情況，但是，這樣做由于簡(jiǎn)化了工藝條件，與實(shí)際的生產(chǎn)情況相差很大，所以就無(wú)法正確地分析其流動(dòng)機(jī)理，更無(wú)

5、法建立起完全正確的混煉理論和數(shù)學(xué)模型。為了更好地研究密煉室內(nèi)聚合物的流動(dòng)情況，對(duì)密煉機(jī)混煉過(guò)程中的溫度場(chǎng)、流場(chǎng)進(jìn)行分析，并提高密煉機(jī)的混煉效率和煉膠質(zhì)量，使人們更加清楚地掌握混煉過(guò)程、混煉機(jī)理以及密煉室內(nèi)膠料的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)變化情況，本課題將運(yùn)用有限元等相關(guān)軟件對(duì)密煉機(jī)混煉過(guò)程中密煉室內(nèi)的溫度場(chǎng)和流場(chǎng)進(jìn)行模擬并擬做相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，以達(dá)到完善現(xiàn)有密煉機(jī)混煉機(jī)理和混煉理論的目的。2）課題研究的意義密煉機(jī)的混煉過(guò)程十分復(fù)雜，所涉及的問(wèn)題多屬流變學(xué)和熱力學(xué)方面的問(wèn)題?；鞜掃^(guò)程中溫度、壓力、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速等對(duì)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量有很大影響。但是在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，許多參數(shù)的選擇都是憑經(jīng)驗(yàn)和一些理論確定，所設(shè)計(jì)的部件

6、的合理性要通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)才能知道，整個(gè)機(jī)臺(tái)設(shè)計(jì)完成以后仍需通過(guò)多次的試制和修改來(lái)滿足設(shè)計(jì)要求，這樣不僅使設(shè)計(jì)的生產(chǎn)周期很長(zhǎng)，而且浪費(fèi)了大量材料。同時(shí)由于聚合物熔體的變粘度特性，使得數(shù)學(xué)模型的建立和分析計(jì)算也變得非常困難。但是隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算方法的發(fā)展，有可能在變粘度的前提下，研究聚合物熔體的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)等流動(dòng)特性，對(duì)傳統(tǒng)的經(jīng)典理論重新進(jìn)行探討，探索與實(shí)際情況盡可能一致的模擬計(jì)算，真正地把理論應(yīng)用于實(shí)踐，并且在設(shè)計(jì)階段就可以模擬出物料的流動(dòng)、分散情況以及溫度場(chǎng)的分布情況，把所有影響到混煉膠質(zhì)量的因素都納入到可以控制的手中來(lái)，進(jìn)而改善和合理分配各種條件。有限元模擬所得到的

7、結(jié)果包括密煉室內(nèi)膠料每一點(diǎn)的速度和壓力，這是實(shí)驗(yàn)測(cè)量所無(wú)法完成的，通過(guò)對(duì)模擬結(jié)果的分析，可以更好地改進(jìn)轉(zhuǎn)子構(gòu)型和各種混煉工藝參數(shù)。大量的文獻(xiàn)資料證實(shí)，數(shù)值模擬方法是一個(gè)提高像密煉機(jī)等設(shè)備性能的有效工具。這樣把實(shí)驗(yàn)過(guò)程放在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，以大大提高橡膠混煉的質(zhì)量，從而提高生產(chǎn)率。本課題將對(duì)密煉機(jī)混煉過(guò)程中密煉室內(nèi)的溫度場(chǎng)和流場(chǎng)進(jìn)行嘗試性的、系統(tǒng)性的模擬，并且建立起理想的數(shù)學(xué)模型，以解決日前實(shí)際生產(chǎn)中存在的問(wèn)題；同時(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比和完善，建立起符合生產(chǎn)實(shí)際的物理、數(shù)學(xué)模型和混煉機(jī)理，這為進(jìn)一步完善混煉理論打下了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。3）課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)和水平3.1 國(guó)外的研究動(dòng)態(tài)和水平目前，關(guān)于密煉機(jī)

8、溫度場(chǎng)、流場(chǎng)的研究過(guò)去大多采用實(shí)物可視化技術(shù)進(jìn)行研究。1988年木瑞卡瓦、懷特和明等人利用可視化技術(shù)研究丁苯、丁腈和丙烯類(lèi)橡膠共混的相態(tài)結(jié)構(gòu)和對(duì)混煉速率中相關(guān)因素的影響。在1991年塞土阿和懷特又采用可視化技術(shù)來(lái)研究共混和混合期間共相溶劑的作用。同時(shí)，明和蘇（K.G.Suh）首次用可視化技術(shù)進(jìn)行嚙合型轉(zhuǎn)子密煉機(jī)混煉彈性體的流動(dòng)模型和實(shí)驗(yàn)研究3。1992年，明利用可視化技術(shù)來(lái)研究混煉過(guò)程的分布混煉和分散混煉特性。日本的陶(Michiharc Toh)等人也在1992年利用二維可視化技術(shù)研究采用六種不同構(gòu)型的轉(zhuǎn)子在混煉過(guò)程中的物料流動(dòng)特性。1993年胡本飛和懷特仍在前述機(jī)臺(tái)進(jìn)行了轉(zhuǎn)子構(gòu)型試驗(yàn)，這種

9、轉(zhuǎn)子可以任意組合，主要觀察轉(zhuǎn)子構(gòu)型不同時(shí)物料流動(dòng)情況及混煉機(jī)理。1994年克蒙和懷特再次利用可視化技術(shù)同時(shí)研究了嚙合型轉(zhuǎn)子密煉機(jī)和剪切型轉(zhuǎn)子密煉機(jī)的混煉特性，發(fā)現(xiàn)前者比后者具有循環(huán)速度快、膠塊均化快、炭黑混合吸油時(shí)間短等特點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是大型有限元軟件的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，人們已開(kāi)始采用計(jì)算機(jī)對(duì)混煉過(guò)程的溫度場(chǎng)、流場(chǎng)進(jìn)行模擬。從一些文摘來(lái)看，國(guó)外近幾年從事密煉機(jī)流場(chǎng)模擬研究的比較多，在流場(chǎng)模擬方面的技術(shù)也已經(jīng)趨于成熟4，但很難查閱到詳細(xì)的資料。最近的資料顯示，世界上幾家大的橡膠機(jī)械企業(yè)可能已經(jīng)做得比較完善，在開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的時(shí)候，已經(jīng)是完全依賴于計(jì)算機(jī)模擬的計(jì)算，來(lái)確定新產(chǎn)品的性能，及制定相

10、關(guān)的參數(shù)和工藝優(yōu)化。但由于技術(shù)保密等原因，還遲遲未在學(xué)術(shù)文章上進(jìn)行報(bào)到。據(jù)文獻(xiàn)5、6中論述，他們采用的方法是三維流場(chǎng)的模擬，在有限元模型中橡膠材料采用的是冪律流體本構(gòu)模型，假設(shè)在全充滿的狀態(tài)下，對(duì)等溫流場(chǎng)進(jìn)行的分析，對(duì)于后處理結(jié)果得定性分析也取得了很大的進(jìn)展。3.2國(guó)內(nèi)的研究動(dòng)態(tài)和水平現(xiàn)在國(guó)內(nèi)關(guān)于這方面的研究仍處于起步階段，對(duì)密煉機(jī)采用實(shí)物可視化研究均未見(jiàn)詳細(xì)報(bào)道，對(duì)溫度場(chǎng)、流場(chǎng)模擬也僅僅限于理想狀態(tài)下的二維分析7，還很不成熟，需要進(jìn)一步進(jìn)行復(fù)雜邊界條件加載的模擬。一些學(xué)者對(duì)于密煉機(jī)的流場(chǎng)模擬，在分析同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)的混煉機(jī)理和理論的基礎(chǔ)上，設(shè)置了相應(yīng)的邊界條件，給材料定義了合適的本構(gòu)方程，對(duì)密

11、煉機(jī)密煉室流場(chǎng)和密煉機(jī)溫度場(chǎng)做了有限元分析研究。通過(guò)有限元軟件，對(duì)同步四棱和異步轉(zhuǎn)子的三維流場(chǎng)進(jìn)行了模擬分析，更加全面直觀地揭示了這兩種轉(zhuǎn)子對(duì)膠料的分散、分布及流動(dòng)情況。并且通過(guò)有限元計(jì)算對(duì)同步四棱的二維溫度場(chǎng)進(jìn)行了模擬分析，直觀地表現(xiàn)出了溫度這個(gè)敏感參數(shù)的變化情況，首次對(duì)膠料和轉(zhuǎn)子的對(duì)流換熱系數(shù)進(jìn)行推測(cè)和確定8。到目前為止，國(guó)內(nèi)關(guān)于密煉機(jī)混煉過(guò)程中傳熱和流動(dòng)模擬方面的研究仍限于簡(jiǎn)單的混煉理論及模型建立理論分析，基本上都是實(shí)驗(yàn)方面和實(shí)際生產(chǎn)方面的研究，對(duì)密煉機(jī)混煉過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)模擬的幾乎沒(méi)有，所以密煉機(jī)模擬的基礎(chǔ)工作極待加強(qiáng)。4）選題的先進(jìn)性和實(shí)用性流動(dòng)可視化（Flow Visualiz

12、ation）的概念首先起源于實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)，早在十七世紀(jì)，Reynolds和Prandtl就作了大量的各種流動(dòng)可視化實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證和展示他們對(duì)流體力學(xué)的早期研究。目前，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件工具來(lái)模擬物理過(guò)程更加可靠，三維流場(chǎng)的數(shù)值模擬已成為現(xiàn)實(shí)可能?？茖W(xué)可視化的概念的提出和計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)的發(fā)展，流動(dòng)可視化的概念已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，流動(dòng)可視化不僅僅是指單純的實(shí)驗(yàn)流動(dòng)可視化，而且還包括計(jì)算機(jī)流動(dòng)可視化。過(guò)去人們開(kāi)發(fā)一種新型轉(zhuǎn)子或密煉機(jī)的某個(gè)部件或者進(jìn)行配方設(shè)計(jì)或改進(jìn)加工工藝，需花費(fèi)大量的人力和物力，才能得出結(jié)論。進(jìn)行轉(zhuǎn)子或某個(gè)部件的性能實(shí)驗(yàn)，還要制造出這些部件和機(jī)器，然后才能實(shí)驗(yàn)，再

13、進(jìn)行生產(chǎn)考核，因此周期長(zhǎng)、花費(fèi)大。而現(xiàn)在人們利用CAE軟件可畫(huà)出裝有新型轉(zhuǎn)子或者新開(kāi)發(fā)的某個(gè)部件的密煉機(jī)，然后利用有限元分析軟件，可在計(jì)算機(jī)上模擬各種不同條件的混煉過(guò)程，從而可得新開(kāi)發(fā)的轉(zhuǎn)子、某個(gè)部件乃至整臺(tái)密煉機(jī)以及各種配方的性能優(yōu)劣，或加工工藝的可行性等，并可快速進(jìn)行修改，最后達(dá)到滿意的結(jié)果，減少了人力和物力消耗、縮短了新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)時(shí)間。5）技術(shù)難度及工作量對(duì)于密煉機(jī)密煉室可視材料的選用，得考慮其可視性能、抗壓性能等。另外，在密煉機(jī)的混煉過(guò)程中，為了改變膠料的性能，需要加入碳黑，這樣可能會(huì)造成可視窗因?yàn)樘己诘脑蜃兂伞安豢梢暋?。這可能會(huì)造成實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察不出膠料的流動(dòng)狀態(tài)。最后，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中

14、紅外測(cè)溫時(shí)也存在諸多問(wèn)題。由于測(cè)溫儀器不易放在密煉室的內(nèi)部，所以在測(cè)溫儀器的選用方面，必須考慮選用能透過(guò)玻璃鋼等可視材料、密煉室內(nèi)碳黑等雜質(zhì)的儀器。預(yù)期工作包括以下幾個(gè)方面：1） 通過(guò)對(duì)密煉機(jī)混煉過(guò)程中流場(chǎng)的模擬，了解膠料在混煉過(guò)程中各時(shí)間段的流動(dòng)狀態(tài)和形態(tài)變化，以及密煉室內(nèi)膠料的壓力、粘度分布。2）通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)子三維溫度場(chǎng)的模擬計(jì)算，分析轉(zhuǎn)子外表面與膠料之間的換熱機(jī)理研究，理論推定對(duì)流換熱系數(shù)。3）通過(guò)對(duì)二維溫度場(chǎng)的模擬研究，了解整個(gè)密煉機(jī)在混煉過(guò)程中的溫度變化。4）在可能的情況下，做一套規(guī)格大小為0.5L或1L等較小型的可視化密煉機(jī)。密煉室用透明玻璃鋼制作，密煉機(jī)能完成一些簡(jiǎn)單的物料混煉即可。

15、二 課題研究目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題：通過(guò)本項(xiàng)目的研究，建立一個(gè)可視化的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)本項(xiàng)目所模擬的密煉機(jī)的溫度場(chǎng)、流場(chǎng)的變化規(guī)律進(jìn)行驗(yàn)證，從而達(dá)到完善現(xiàn)存的混煉機(jī)理和混煉理論的目的，以實(shí)現(xiàn)密煉機(jī)高效、低能、優(yōu)化混煉的目標(biāo)。溫度傳感的測(cè)量方面：安裝56個(gè)熱電偶，密煉機(jī)的左右側(cè)壁各有一個(gè)熱電偶，用于測(cè)量混煉膠的溫度，下定拴上有一個(gè)用來(lái)測(cè)量下定拴上面的混煉膠的溫度，同理上定拴上也可以安裝一個(gè)，冷卻水的進(jìn)水和出水各安裝一個(gè)，用來(lái)測(cè)量冷卻水的轉(zhuǎn)換溫度。 壓力傳感的測(cè)量方面：通過(guò)油路的壓力表可以測(cè)出上頂栓的壓力，通過(guò)左右側(cè)面壁可以加壓力傳感器，可以測(cè)得密煉室內(nèi)部的壓力。 如有可能的話，打算做一套可

16、視化密煉機(jī)，密煉室用玻璃鋼制作，如此就可以完全的觀察到物料的各種混合及流動(dòng)情況。當(dāng)然這套可視化密煉機(jī)的規(guī)格大小為0.5L或1L等較小型的，能完成一些簡(jiǎn)單的物料混煉?；蛘唛g接的測(cè)量一些不同轉(zhuǎn)子，不同密煉室條件下的所得膠料的分散度，從而間接證明流場(chǎng)的正確性。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論，寫(xiě)出結(jié)論。討論膠料與密煉室的換熱狀態(tài)，主要是換熱系數(shù)和熱通量，與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，分析偏差存在的原因。與前人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)課題中理論和實(shí)驗(yàn)研究中的不足和缺點(diǎn)，為以后的研究打下基礎(chǔ)。探討高粘性低導(dǎo)熱系數(shù)非牛頓流體對(duì)流換熱與常見(jiàn)流體對(duì)流換熱的差別，并建立更加貼合實(shí)際的計(jì)算公式。本課題研究的主要內(nèi)容及擬解決的問(wèn)題1

17、建立密煉室內(nèi)部熔體流動(dòng)數(shù)學(xué)模型，對(duì)簡(jiǎn)化后的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析和推導(dǎo)，建立采用有限元法求解室內(nèi)壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)和粘度場(chǎng)的離散化模型，進(jìn)行數(shù)值求解，并將面向?qū)ο蠓椒☉?yīng)用于有限元模型的分析和計(jì)算。2 設(shè)計(jì)密煉機(jī)研究用實(shí)驗(yàn)臺(tái)，對(duì)密煉室熔體流動(dòng)情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究及測(cè)定，驗(yàn)證理論分析和計(jì)算結(jié)果的真實(shí)可靠性。 3 模擬分析橡膠在密煉室內(nèi)的傳熱系數(shù)和溫度分布。4 使用解析或者數(shù)值方法計(jì)算橡膠共混物在密煉室內(nèi)的傳熱系數(shù)（對(duì)流+導(dǎo)熱）及溫度分布，用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量密煉室各點(diǎn)的溫度分布和熱通量，從而計(jì)算換熱系數(shù)。5 將理論分析結(jié)論、數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，給出各影響因素對(duì)密煉加工過(guò)程的溫升，熱量的傳遞特性的影響，探討密煉

18、室內(nèi)物料混煉過(guò)程中的傳熱機(jī)理，以及物料的流動(dòng)狀態(tài)和產(chǎn)生的壓力分布。6 研究不同類(lèi)型的轉(zhuǎn)子、工藝條件、上頂拴壓力、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、冷卻水溫度、相同轉(zhuǎn)子不同相位角、填充系數(shù)、煉膠不同階段對(duì)煉膠質(zhì)量的影響，尋求最佳優(yōu)化配比。三 . 擬采用的設(shè)計(jì)方法，技術(shù)路線，實(shí)驗(yàn)方案的可行性分析。設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)一套完整的實(shí)驗(yàn)方案，制作一套完整的可視化設(shè)備，提出一套完整的密煉機(jī)溫度分析的理論。技術(shù)路線探討總體方案研究技術(shù)難題，建立物理、數(shù)學(xué)模型實(shí)驗(yàn)機(jī)臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)模擬修改、試制解決有關(guān)技術(shù)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)總結(jié)理論歸納返回指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)、解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題完善其物理、數(shù)學(xué)模型及其相關(guān)的擠出成型理論指導(dǎo)生產(chǎn)機(jī)臺(tái)的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)方案的可行性

19、分析加工一臺(tái)可視化密煉機(jī)，補(bǔ)考慮換熱的情況下，在轉(zhuǎn)速比較低的情況下，膠料不會(huì)因?yàn)闇囟鹊纳叨l(fā)生過(guò)煉。盡量不添加炭黑等普通的增強(qiáng)材料，以防止材料變得完全不可視。利用紅色測(cè)量設(shè)備可以感知設(shè)備整體的外表面溫度，或者是轉(zhuǎn)子的外表面溫度，再利用一些內(nèi)置的熱電偶測(cè)量一部分的溫度點(diǎn)值。整個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的問(wèn)題很多，但不都是不可逾越的，因此初步的實(shí)驗(yàn)方案開(kāi)展不存在任何技術(shù)難度。 四 . 課題計(jì)劃進(jìn)度和預(yù)期成果：課題進(jìn)度計(jì)劃2004年2005121234567891011開(kāi)題報(bào)告理論分析數(shù)值求解實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果討論撰寫(xiě)論文課題研究預(yù)期達(dá)到的成果1）本課題首次用大型有限元軟件對(duì)嚙合式轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的具體流動(dòng)情況和機(jī)理進(jìn)行研究，

20、通過(guò)對(duì)密煉機(jī)混煉過(guò)程中流場(chǎng)的模擬，對(duì)膠料軸向流動(dòng)的作用及效果進(jìn)行分析比較。2） 通過(guò)對(duì)密煉機(jī)混煉過(guò)程中流場(chǎng)的模擬，了解膠料在混煉過(guò)程中各時(shí)間段的流動(dòng)狀態(tài)和形態(tài)變化，以及密煉室內(nèi)膠料的壓力、粘度分布。3）通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)子三維溫度場(chǎng)的模擬研究，分析轉(zhuǎn)子外表面與膠料之間的換熱機(jī)理研究，理論推定對(duì)流換熱系數(shù)。4）在可能的情況下，做一套規(guī)格大小為0.5L或1L等較小型的可視化密煉機(jī)。密煉室用透明玻璃鋼制作，密煉機(jī)能完成一些簡(jiǎn)單的物料混煉。5）爭(zhēng)取發(fā)表一到兩篇關(guān)于此領(lǐng)域的論文。五 . 相關(guān)參考文獻(xiàn)（不少于30篇）【1】 李鵬，等同向嚙合雙螺桿擠出機(jī)捏合塊流道三維流場(chǎng)分析，中國(guó)塑料，2000，14（3）【2】 李

21、鵬，等嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)螺紋元件三維流場(chǎng)分析，中國(guó)塑料，2001，15（6）【3】 李鵬，等嚙合同向雙螺桿擠出過(guò)程組合流道（捏合塊螺紋元件）三維流場(chǎng)分析，中國(guó)塑料， 2001，15（7）【4】 李宏生，等計(jì)算機(jī)模擬口模截面中塑料熔體的流動(dòng)狀態(tài)，中國(guó)塑料，2000，14（12）【5】 涂志剛，等.擠出脹大計(jì)算機(jī)模擬過(guò)程中自由界面的更新，中國(guó)塑料，2000，14（9）【6】 王麗，等異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿幾何造型的研究，中國(guó)塑料，1998，12（2）【7】 王麗，等雙螺桿三維實(shí)體造型的研究,塑料工業(yè),1999,27(1)【8】 孫秉忠擠出螺桿的計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)，塑料加工，2001，30（1）【9】 尹清珍

22、，等普通螺桿和屏障螺桿擠出機(jī)的計(jì)算機(jī)模擬，中國(guó)塑料，2000，14（l）【10】 賈毅, 等計(jì)算機(jī)模擬機(jī)頭內(nèi)塑料熔體的流動(dòng)狀態(tài)，中國(guó)塑料， 2000，14（3）【11】 曹春陽(yáng)，等嚙合同向雙螺桿排氣段熔體輸送流場(chǎng)及充滿系數(shù)的數(shù)值模擬，塑料科技,1999,(3)【12】 張冰, 等衣架機(jī)頭的優(yōu)化計(jì)算及壓力分布模擬，塑料， 2001，30（2）【13】 H.Ellwood“New developments in the design，manufacture and operation of Banbury mixers ”，Kautsch.Gummi Kunstst.，1986，39(8):711

23、【14】 Michall A.Melotoo “The interal batch mixer:recent developments in designs and controls”，Rubb.World，1989，199(5):34【15】 Michall A.Melotoo “The Mixer of the furture today with ST rotors”，Rubb.World ，1991，204(4):20【16】 Benfei Hu and J.L.White “Flow Visualization Studies of Internal Mixing Using Rot

24、ors of Different Design”Rubb.World1993，7:17【17】 P.S.Kin and J.L.White “Flow Visualization of Intermeshing and Separated Counter -rotating Rotor Internal Mixer”，67(5):880【18】 蔡群英，張海“密煉機(jī)混煉過(guò)程中膠料的流動(dòng)”，橡膠技術(shù)與裝備，1989，2:5【19】 蔡群英，張?！皵D出膨脹在混煉工藝中的應(yīng)用”，橡膠工業(yè)設(shè)計(jì)，1982，4:17【20】 張海，黃緒正，刑新華等“密煉機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)混煉控制方法的影響”，橡膠技術(shù)與裝備，1988，4:1【21】 張海，蔡群英，鄭耀良等“油料填加順序?qū)δz料混煉的影響”，橡膠技術(shù)與裝備，1984，2:1【22】 尤少?gòu)?，王洪?！跋鹉z密煉機(jī)混煉過(guò)程中的節(jié)能”，橡膠技術(shù)與裝備，1988，4:7【23】 詹茂盛“密煉機(jī)混煉功率的理論解析”，天津橡膠，1990，4:5【24】 章佩瑜，胡躍營(yíng)“密煉機(jī)逆混煉工藝的探討”，橡膠工業(yè)，1987，4:19【25】 吳學(xué)斌，胡存“淺談在慢速密煉機(jī)中采用逆混煉法”，輪胎工業(yè)，1994，4:36【26】 陳德亮“淺談密煉機(jī)加工過(guò)程中的膠料混合”，橡膠工業(yè)，