用于工业聚合物混合的体积有限浸入边界方法
流体动力学
2026-05-13 v1 数值分析
数值分析
摘要
本 work 发展了用于自由表面聚合物混合过程的高级数值方法，将体积有限(VOF)接口捕获方法与非一致性浸入边界(IB)方法集成，以模型化高度粘度聚合物熔体和空气在部分填充旋转混合装置中的两相流动，实现于有限体积OpenFOAM库中。为克服由于聚合物熔体与空气之间的粘度比导致的严重数值不稳定性，集成了提供完全隐式粘性扩散处理的块耦合方案，放宽时间步长稳定性约束，大幅降低相对于标准分离求解器的计算成本。将得到的BC-VOF-IB求解器应用于单螺杆和双螺杆挤出机的工业相关几何形状，得到部分填充条件下速度和压力场的物理一致预测。虽然进一步的开发仍是必要的，尤其是包括热效应，但本文提出的框架代表了一步有意义的进步，旨在搭建学术CFD研究与工业聚合物加工实际需求之间的鸿沟。
引用
@article{arxiv.2605.11896,
title = {A Volume of Fluid Immersed Boundary Method for Industrial Polymer Mixing},
author = {Emilia Capuano and Daniele Cerroni and Holger Marschall and Giorgio Negrini and Nicola Parolini and Marco Verani},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.11896},
year = {2026}
}