摘要：利用ANSYS，以展开的流道为对象，分析了物料在混合器中的流场，并根据速度场求出了剪切应力.结果表明：物料在纵向槽内存在低速区，设训一花鼓时纵向槽不宜太深，花鼓棱与纵向槽的交界处应圆弧过渡；横截而方向存在环流，有利于物料充分混合.
0引言
随着聚氨酯工业的发展，聚氨酯发泡机应用广泛.该机主要由储料装置、计量装置、混合器和控制系统组成.其中，混合器是核心部件，是发泡机的心膨l]，其性能直接影响到物料的混合效果和发泡质量.由于混合器内物料流动的状态复杂，目前搅拌式混合器的设计仅凭经验，因此研究其结构和参数对提高发泡机性能及其制品的质量很有意义.以搅拌花鼓为研究对象，有限元分析软件ANSYS为平台，对混合器内流体的流场进行分析，确定物料在流道中的速度、压力分布及剪切应力，与实验结果基本吻合，为混合器设计提供依据.
1混合器结构及工作原理
搅拌式混合器结构如图1所示.它主要由搅拌腔套、搅拌花鼓和花鼓驱动装置组成.搅拌花鼓与搅拌腔套形成环形混合室.工作时，A，B组份分别由两计量泵通过组份进料口3，6被泵入混合室，花鼓5在驱动电机1的作用下高速旋转，搅拌腔套静止，随着花鼓转动，物料在混合器中被剪切、拉伸，实现混合[23].
2有限元分析
2.1几何模型
图2为搅拌花鼓的几何模型.花鼓为带有纵向槽的矩形螺杆，其直径为30mm、根径25mm，槽宽3mm，螺旋槽深1.0一3.0mm.图3是流道的三维几何模型，它是利用ANSYS软件前处理功能从搅拌腔套中减去搅拌花鼓得到的[用.由于流体经过流道的时间相对开始凝胶的时鉴摩间很短，所以转化率可看作零(反应热可忽略)；于反应液体的粘度不高(25场寸为4一6Pa0s)，擦产生热量所引起的温度变化可忽略.由粘度模型公式，可将粘度假定为常数.
聚氨酯发泡机混合器中物料的流场分析
为了简化计算，做如下假设：
(1)将搅拌花鼓和搅拌腔套分别展开成两个平面，忽略机筒和花鼓间的曲面效应.
(2)流道壁面无滑移.
(3)物料的动力粘度为4Pa0s，密度1.2X103kg/m3.
图4为流道简化后的几何形状，搅拌腔套以速度v=-}Dn相对花鼓展开平面平移，v分解为两方向的分量：vZ=wine，vx=v}}}>se，e为螺旋角.
2.3数学方程
在假设的基础上，流体的基本方程为：动量方程甲：一OP；连续方程甲：一。；本构方程r--!}"y.
其中，甲为HamiltoW哈米尔顿)算子，甲：为剪切应力张量，v为速度矢量，P为静压力.
2.4边界条件
拖拽面沿花鼓方向为v，x，横截面方向的速度为vZ，深度方向速度为零；模型与螺棱和纵向槽接触的面为固壁，速度均为零；入口处与出口处压差为0.5MPa.
