Page 58 - 《橡塑技术与装备》2025年11期

橡塑技术与装备
HINA R&P TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

运算。该方法的基本原理是 ：从待判断的流场网格中
心点向水平方向发出一条射线，统计该射线与搅拌桨
边界的交点数量。若交点数为奇数，说明该网格位于
搅拌桨内部，需从流体域中剔除 ；若交点数为偶数，
则表明网格位于搅拌桨外部，应作为流体域的一部分
予以保留逐行扫描法提取流体域的具体算法流程如图
2 所示。
由于桨叶在搅拌过程中处于持续运动状态，流体
（a）实心桨网格模型 （b）空心桨网格模型
图 1 立式捏合机桨叶网格模型

图 2 逐行扫描法提取流体域流程
域需随之实时更新。因此，在每一个时间步长内，均 动态生成当前时刻的流体计算域。流体域动态提取过
需重新执行桨叶与流场网格之间的布尔差集运算，以 程的示意图如 3 所示。

图 3 流体域动态提取流程

流 体域 仿 真 模型 由 两种 网 格 生成， 分 别 是正 六
面体网格和边界处的五面体网格，网格生成精度为 1
mm。30 L 立式捏合机流体域构建参数和网格参数如
表 2 所示。
表 2 30 L 立式捏合机流体域构建参数
参数名称 参数值
流体域直径 /mm 342
流体域高度 /mm 210
流体域网格精度 /mm 1 图 4 流场三维网格模型 图 5 流体域仿真模型
流体域网格数 4 799 760
先依据设定的边界条件与仿真参数计算剪切速率，并
流场三维网格模型如图 4 所示，流体域仿真模型
结合所选流变模型确定局部有效黏度。随后，求解忽
如图 5 所示。
略压力项的 N-S 方程以获得预测速度。该预测速度由
初始速度场及流变特性计算推导而得，但可能尚不满
2 立式捏合机流场仿真计算 足流体不可压缩条件。为修正这一偏差，进一步以预
2.1 流场仿真计算控制方程
测速度为基础求解泊松方程以获取压力场，并据此修
2.1.1 流场仿真计算流程 正速度场，使其满足质量守恒方程。上述过程不断迭
在立式捏合机的速度和压力仿真计算过程中，首
代，直至解满足收敛条件，最终得到稳定的速度场与

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