POLYFLOW

一款软件

POLYFLOW是采用有限元法的CFD软件，专用于粘弹性材料的流动模拟。它适用于塑料、树脂等高分子材料的挤出成型、吹塑成型、拉丝、层流混合、涂层过程中的流动及传热和化学反应问题。另外也可用于模拟聚合物问题的流动方面始终领先于其他软件。

软件简介

发展历程

POLYFLOW软件1982年由比利时的Louvain大学开发，1988年POLYFLOW公司成立，1997年该公司被世界著名的流体分析软件公司FLUENT公司收购。

结构组成

POLYFLOW的前处理模块GAMBIT是目前CFD分析中最好的前置处理器，它包括先进的几何建模和网格划分方法。借助功能灵活，有完全集成的和易于操作的界面，GAMBIT可以显著减少cFD应用中的前置处理时间。复杂的模型可直接用

GAMBIT

结构组成

。高度自动化的网格生成工具保证了最佳的网格生成，如结构化的、非结构化的、多块的或混合网格。

其后处理模块FIELDvlEw功能强大，可以直观地得到压力分布、速度分布、黏度分布和剪切速率分布等可视化的结果。

软件功能

POLYFLOW是采用有限元法，主要针对豁性和勃弹性的流体进行流动问题模拟的CFD软件，。作为FLUENT的一个组件，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、二维/三维、稳态/非稳态的流动问题，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。

一一建立几何体其他CAD、、、其他材料数

一一生成2D、3D网格格CAE软件数据库

一一导入网格一材料参数

一一物理模型

一一材料参数

一一边界条件

其他CAD、、、POLYFLOW POLYSTATTT

CCC习软件一计算一混合任务的数据后处理

后处理软件

软件特点

POLYFLOW软件具有以下特点：

● 主要包括几个模块：POLYFLOW；POLYDATA POLYSTAT，它们由一个主控程序POLYMAN来执行。

● 具有多种多样的粘性模型、内容丰富的粘弹性材料库，这个数据库每年都在不断地进行更新。

● 在模拟复杂的流变特性流体或者粘弹性流体的时候，主要具有三种模型：广义牛顿模型；屈服应力模型；粘弹性模型（拥有多种可扩展的特性）。

● 所采用的变形网格、接触算法、以及网格重叠技术，保证了计算结果的准确性。

● 与GAMBIT、IDEAE、PATPAN都具有数据接口，可以使用他们生成的网格，并且POLYFLOW内部嵌套GAMBIT软件。支持多种类型的网格，如四面体、五面体、六面体、三角形、四边形，组合网格等。

● 吹塑过程中的壳体模型大大减少了工程师的工作量，只需要通过简单地设定、计算，就可以得到吹塑以后各个部位的厚度、剪切应力、温度等在吹塑过程中的重要指标参数。

● 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。

● 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导电率定义为温度的函数。

主要步骤

采用POLYFLOW进行分析模拟时的主要过程如下:

有限元网格的生成

POLYFLOW所需要建立的有限元网格通常利用其前处理器GAMBIT来建立。对于几何形状简单的模型可以直接在GAMBIT中建立其几何模型并对其进行网格划分。对于几何形状复杂的模型可以先用CAD建模软件(如SOLIDWORKS、PRO一E等)来建立几何模型，然后将其存为一定格式的文件(如IGES文件)，最后将其导入GAMBIT中对其进行修改和网格划分。

分析任务的建立

划分模型网格后，将其存为mesh文件，并导入POLYDATA中，在POLYDATA中设置分析任务的物理模型、材料特性和边界条件等。

a.任务的选择

在POLYDATA中进行任务的选择，包括:任务性质的选择、几何模型的选择和模拟类型的选择。其中，任务的性质包括有限元任务和混合任务。混合任务主要用来分析流体轨迹，对流动进行统计分析。除了混合任务其余都可以选择为有限元任务。几何模型的类型包括二维平面对称模型(在二维笛卡尔坐标系下描述二维速度场)、二维轴对称模型(在二维柱坐标系下描述二维速度场)、准三维平面对称模型(在二维笛卡尔坐标系下描述三维速度流场)、准三维轴对称模型(在二维柱坐标系下描述三维速度场)和三维几何模型。模拟的类型包括稳定状态、时间依赖和渐变的模型。渐变模型是应用于由于流动参数导致非线性而存在收敛问题的模型，它通过一种连续设置功能使得流动参数从一个初值向满意值逐渐接近。

b.子任务的选择

在POLYDATA进行子任务的选择，包括子任务模型的选择、子任务区域的选定、材料参数的设定、边界条件的设置、重新生成网格设置等。POLYDATA中可用的子任务模型包括:广义牛顿流动问题、达西流动问题(多孔介质)、热传导问题和豁弹性流动问题。根据相应的流体和需要解决的问题，选择相应的模型。

为了能够对自由表面和口模滑动壁面分别应用重新生成网格技术，以实现对口模形状的精确描述，可以将计算区域分成两个子区域，即口模外存在自由表面的挤出物区域和口模内存在滑动壁面的流体区域。

材料参数常用的选项包括:豁度对剪切速率的依赖关系、乳度对温度的依赖关系、多孔介质和流动豁度、微分豁弹性模型、积分勃弹性模型、密度、惯性项、热膨胀系数、热传导、单位质量热容、豁性发热、重力和平均温度等。

常用的边界类型包括:接触面、施加法向速度和切向速度、施加法向力和切向力、施加法向力和切向速度、施加法向速度和切向力、滑动边界、对称面、入口流动、出口流动、自由表面、施加体积力、施加笛卡尔速度等。

重新生成网格技术适用于存在自由表面或移动界面的问题，网格的一部分会因为自由表面或移动界面位置的变化而受到影响。这项技术的功能是根据边界各点位置的变化重新定义内部的点。POLYFLOW中常用的生成网格技术包括:Thompson转换法(适用于二维和三维流动问题)、Spines法(适用于挤出、注射等问题)、Euclidian法(适用于二维流动)、薄壳法(适用于吹塑和热成型)以及优化网格(适用于三维挤出问题)等。

完成以上各项设置后，保存退出，生成解决问题所需DAI’A文件。

问题的求解

运行POLYFLOw对所设置的问题进行求解，并察看分析过程的列表文件，确定分析是否收敛和达到预定的精度要求。若不收敛或未达到预定的精度要求，分析其原因，同时可以参考专家系统所提建议，重新打开DATA文件对所定义的问题进行修改，然后再次运行POLYFLOW进行求解。

察看分析结果

分析成功后，运行FIELDVIEW，查看分析结果。

(4)POLYFLOW在混炼设备中的应用简介

POLYFLOW在混炼设备中有着广泛的应用。像其它流体分析软件一样，对于等温问题，它可以模拟聚合物熔体在混炼设备流道中的速度场、压力场、剪切速率和薪度等。对于非等温问题，除了以上功能外，它还能模拟聚合物熔体在混炼设备流道中的温度场、聚合物熔体与混炼设备流道之间的热传递等。

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