高分子流體在毛細模頭中非等溫流動之模擬

Abstract

高分子材料因其黏度很大，因此當它流動時便有很大的黏度摩擦熱。而且它本身的熱 傳導係數很小，於是造成局部溫度嚴重上昇。加上高分子材料在高溫時有熱分解現象 。為了防止因局部溫度上昇造成的熱分解，便要對整個系統的物理量作一模擬以便控 制高分子加工時變數。在本文中是高分子融溶流體流過一毛細模頭中的加工過程。但 因毛細模頭的尺寸太小，不可能測得系統中的物理量（像溫度、壓力等）。於是便須 藉助流體力學，熱傳學及足以描述高分子特性之建立方程式（CONESTITUTIVE EQUATI ON）來模擬整個系統。 但是因整個系統中的連續，運動及能量方程式再加上CROSS MODEL 方程式互相相關， 於是便要藉助數值法解出其數值解。在數值方法中先使用映圖函數（MAPPING FUNCTI ON）將真實系統的不定格子，然後將映圖系統解出物理量再輸換為真實之物理量。在 數值方法以有限差分法（FINITE DIFFERENCE METHOD）解偏微分方程式，以阮奇－庫 塔法（RUUGE KUTTA METHOD）及多步驟法（MULTISTEP METHOD）解常微分方程式，以 及牛頓－拉福森法（NEWTON RAPHSON METHOD ）進行疊代過程（ITERATIVE PROCESS ）。 經由以上數值方法便可解出數值解。軸向速度在高切應率時其進口及出口分佈曲線可 分為三個區域，但當邊界條件B1＝０時只有二個區域。在溫度高切應率時分佈曲線有 一溫度高峰在近壁上之處，並隨BI下降逐漸趨近壁上。至於當低切應率時在軸向速度 其進口及出口的曲線重合。而且溫度曲線的溫度高峰便消失。並且發現徑向熱導流對 整個傳統不重要。於是本文以非因次數G 及N 值來解釋以上現象。並接著推導至不同 高分子材料解釋不同高分子各種現象。並可解釋PC高分子材料比其他材料（ABS, PS 及PP）不易加工的現象。