中小型真空注型机动态混合器混合性能的研究

摘要

真空浇注（VC）技术是快速成型技术最广泛的应用之一，基于此技术的真空注型机是一种将不同组分的溶液混合并浇注固化成产品的设备，这种设备可以实现多品种、小批量、非金属零件的高效率、敏捷化生产，能够满足企业生产需要，使其在激烈的市场竞争中占据有利地位，受到市场的青睐。其中，溶液的混合效果直接关乎产品质量，对注型设备内部混合器的研究也越来越受到人们的重视。本文基于计算流体力学技术，针对中小型真空注型机内部的混合装置进行了相关研究。
　　借鉴国内外研究经验，设计了一款能够生产非金属制品的中小型真空注型机，并据此提出了与该设备匹配且实现溶液按比例混合的新型动态混合器。建立注型机浇注舱与动态混合器的有限元模型，应用FLUENT软件中的S2S辐射与对流模型对浇注舱内的热场进行了分析，选用动网格模型、M ixture多相流模型、RNGk-s湍流模型及PISO算法对在此温度条件下工作的动态混合器内部流场进行了宏观分析，并在此基础上，实现了对混合器结构一定程度的改进；另外，分别从改变预混合器出口位置、叶片数量和叶轮转速等方面对混合器的混合性能进行了研究；最后，通过采用对混合浇注后制品的观察和力学性能测量两种不同的检验方式，评测了混合器的混合性能。
　　研究结果表明预混合管道出口位置不同时，混合器混合效果不同；当叶片数量为16时，混合效果最理想；模拟还表明，增加叶轮旋转速度对混合效果作用明显，但是达到一定转速后，混合效果趋于稳定；在此基础上，通过液体质点运动矢量图、速度流线图和湍动强度分布云图，分析了加速溶液混合均匀的主要因素是叶轮二次剪切和混合器中运动部件对流场的湍动作用，选用环氧树脂（E51）与固化剂进行混合并浇注成型，实验结果表明该混合器混合性能可靠。以上研究结果，对动态混合器的设计和分析具有一定的参考意义。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 真空注型机概述

1.3 混合概述

1.4 国内外混合设备的发展状况及性能特点

1.5 本文研究的主要内容

2 中小型真空注型机与动态混合器的设计

2.1 真空注型机的介绍

2.2 中小型真空注型机动态混合器的介绍

2.3 本章小结

3 动态混合器的工作环境与宏观流场的数值模拟

3.1 CFD技术概况

3.2 混合器工作环境的数值模拟

3.3 动态混合器内流场的数值模拟

3.4 本章小结

4 动态混合器的改进与分析

4.1 混合器的性能指标

4.2 预混合管道的改进

4.3 混合器数值模拟分析

4.4 本章小结

5 混合器混合均匀性测试与评价

5.1 混合质量的评测方法

5.2 实验设备及物料

5.3 实验方法

5.4 制品质量评测

5.5 实验误差分析

5.6 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及科研成果