基于沉浸模型的rtm工艺数值模拟

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2、㈥64㈣2㈧83帆Y本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名．-堕丝至日期：丝!!：堑：!关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文

3、被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。(保密的论文在解密后应遵守此规定)研究生(签名)：吖铙导师(签名)：耘捧日期切fJ’5、)武汉理工大学硕士学位论文摘要本文课题来源于国家自然科学基金“树脂在双尺度多孔纤维预制体中的非饱和渗流机理与数值模拟研究”，项目编号：51073125。树脂传递模塑工艺(ResinTra

4、nsferMolding，简称RTM)作为一种主要的复合材料液态成型技术，在高性能复合材料低成本制造中得到广泛应用。传统的RTM工艺过程模拟都是将树脂浸润纤维预制件的过程看作是牛顿流体在单尺度多孔介质中的流动问题。近年来，基于对RTM充模过程中产生非饱和流动的实验现象，以及对采用纤维束编织或缝织的预制件具有双尺度空隙特性的认识，部分学者提出“双尺度多孔介质流动”的概念，较好地解释了在RTM成型过程中双尺度多孔纤维预制件半饱和区域产生的原因。本文的主要工作和内容如下：首先，根据连续性方程和质量守恒方程，推导了

5、树脂在单尺度多孔介质中流动的控制方程。基于树脂在多孔纤维预制件中的流动特性，采用“沉浸模型”来研究双尺度多孔介质的不饱和流动。运用体积均匀化的方法，分别推导出了树脂在纤维预制件内全局流动的控制方程和在纤维束内局部流动的控制方程。其次，为了求解通过沉浸项互相耦合的全局流动和局部流动的控制方程，首先要得到沉浸项函数。在等温的条件下，认为沉浸项函数是饱和度的函数。基于纤维预制件的周期性结构，推导了沉浸项函数的理论形式。建立了单胞的有限元模型，对单胞进行了数值模拟，得到沉浸项函数的具体表达式，并且分析了不同压力对沉

6、浸项函数系数的影响。最后，将沉浸项函数代入宏观的控制方程并使用有限元控制体方法给出了“沉浸模型”的求解算法，实现了对“沉浸模型”的求解。在等温条件下对树脂的一维恒压和恒流的充模过程进行了模拟，并且分别得到了在饱和流动下和不饱和流动下压力和时间的关系，以及压力和流动距离的关系。进而将饱和流动和不饱和流动的结果进行了对比。此外，还研究了在不同渗透率，不同孔隙率，不同粘度下充模时间和充模压力的关系。关键词：双尺度多孔介质，沉浸模型，一维流动，压力分布，单胞武汉理工大学硕士学位论文AbstractThispaper

7、issupportedbytheNationalNaturalScienceFund”resinindual·scaleporousfiberperformunsaturatedflowmechanismandnumericalsimulation”．Projectnumber：51073125．ResinTransferMolding皿!I峋wasusuallycalledakindofresinmatrixcompositesformingprocesswhichhasahigherperformanc

8、eandalowerCOStadvancedcompositematerialmanufacturingtechnology．TraditionalRTMprocesssimulationalwaysconsidertheresininfiltrationprocessinprefabricatedfiberasaflowproblemofNewtonfluidinthesinglescaleporousmedi