شبيه‌سازي عددي و بررسي تجربي اختلاط سيالات پليمري در اكسترودر دوپيچي بر اساس امتزاج‌پذيري اجزاي آميخته

فرضيه: شكل‌شناسي آميخته‌هاي پليمري، اثر شايان توجهي بر خواص نهايي آميخته دارد. تلاش‌هاي بسياري براي شبيه‌سازي تغييرات شكل‌شناسي با استفاده از چند مدل رياضي و شبيه‌سازي‌هاي عددي انجام شده است. در اين مطالعه، اختلاط سيالات غيرنيوتني، با استفاده از مدل رئولوژي قانون تواني، در اكسترودر دوپيچي به‌صورت سه‌بعدي شبيه‌سازي شده است. براي شبيه‌سازي از روش نشانگر و سلول اصلاح‌شده استفاده شد. در اصلاح روش نشانگر و سلول براي شبيه‌سازي جريان سيالات پليمري از قانون تواني براي تعميم معادلات سرعت به سيالات غيرنيوتني و از تنش بين‌سطحي و نسبت گرانروي‌ها براي واردكردن اثر پارامتر امتزاج‌پذيري استفاده شد.روش‌ها: در اين روش، معادلات اندازه حركت حل و سپس با استفاده از روش حجم محدود گسسته‌سازي شد. معادلات جبري خطي هم‌زمان براي تمام نقاط شبكه حل شد و ضرايب مربوط به هر نقطه شبكه به‌دست آمد. سپس با واردكردن پارامترهاي رئولوژي و تنش بين‌سطحي مربوط به جفت پليمرهاي مدنظر، مقادير سرعت در سه‌بعد براي هر حجم كنترل، با استفاده از مدل رئولوژي تواني، به‌دست‌آمد و با درنظرگرفتن بازه‌هاي زماني مناسب و مكان اوليه دو فاز، حركت ذرات دو فاز رديابي شد. از ضرايب زيرآسايش در برنامه رايانه‌اي براي سرعت‌ها در سه‌بعد و همگرايي سريع‌تر استفاده شد. هندسه پيچ‌ها در اكسترودر دوپيچي با استفاده از فرض فضاي موهومي ايجاد شد.يافته‌ها: اختلاط دو فاز با طراحي و ساخت اكسترودر دوپيچي با ديواره شيشه‌اي و تصويربرداري از مراحل اختلاط به‌صورت ديداري بررسي شد. تصاوير تجربي با نتايج شبيه‌سازي مقايسه شدند. بين نتايج شبيه‌سازي عددي و تصاوير تجربي مطابقت بسيار خوبي در سيالات امتزاج‌پذير و امتزاج‌ناپذير ديده شد. بررسي سطح جدايي در تصاوير نظري و تجربي نيز اين انطباق را تأييد كرد. بنابراين روش نشانگر و سلول اصلاح‌شده ابزار خوبي براي شبيه‌سازي اختلاط آميخته‌هاي‌ پليمري است.