双基推进剂螺压挤出成型工艺流变特性的数值模拟研究

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1、分类号密级ｕｄｃ￡＾南葦建又乂寧ＮＡＮＪＩＮＧＵＮＩＶ巧ＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕去学位论文双基推进剂據压巧出成型工芝流变特性的数值模拟研究（题名和副题名）钟婷持（作者姓名）指导獅姓名影金华教巧锐国宁讲师学位类别王学硕壬学科名称安全科学与工程研究方向工艺安全论文提交时间２０巧年３月注１：注明《国际十进分类法ＵＤＣ》的类号。硕去学隹冷文双基推进剂螺压挤出成型工芝流变特性的数值模拟研究作者；钟

2、婷婷指导教师；彭金华教授饶国宁讲师南京理工大学２０１５年３月Ｍ．Ｓ．ＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＮｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒｆｏｒｔｈｅｓｃｒｅｗｅｘｔｒｕｓｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇｕｂ－ｒｏｃｅｓｓｏｆｄｏｌｅｂａｓｅｒｏｅｌｌａｎｔｐｐｐＢｙＺｈｏｎＴｉｎｔｉｎｇｇｇＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙＰｒｏｆ．ＦｅｎｇＪｉｎｈｕａ＆ＬｅｃｔｕｒｅｒＲａｏＧｕｏｎｉｎｇＮａｎｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆ

3、Ｓｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｊｇｙｇｙＭａｒｃｈ２０１５，声巧，尽我所知本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，在本学，位论文中，除了加ｙｘ标注和致谢的部分外不包含其他人己经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料一。与我同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。研究生签名：＆糸ｉ年月日种；作学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可向有关部口或机构

4、送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。研究生签名；ｐｒ年月曰馬峰少／ｉ＾Ｃ硕±学位论文双基推进剂螺皮挤出成型工芭流变特性的数值模拟研究摘要挤出成型是双基固体火箭推进剂生产的一种重要工艺，主要分为单螺杆生产工艺Ｗ及双螺巧生产工艺，其中单螺杆挤出工艺占很大比例。但在实际生产过程中，为了使固体推进剂能够顺利挤出，需要较高的螺压温度，且由于强烈的螺旋挤压作用，固体推进剂中的高能材料容易出现燃烧爆炸危险，因此导致的事故也很多。由于螺旋挤出机的复

5、杂性Ｗ及推进剂流动的复杂性，利用实验去研究转速、温度等参数对挤出过程安全性的影喃是非常困难的，且随意改变参数容易导致挤出危险性变高，从安全性的角度也是很难实现的。随着数值模拟技术的不断发展，利用模拟仿真技术解决上述ＰＯＬＹＦＬＯＷＲ－３５问题逐渐引起了人们的关注。本文主要借助软件，利巧瞬态模型对Ｇ双基推进剂的螺压挤出工艺进行研究一种适合含能材料挤出成型工艺安全，旨在找出的模拟手段及方法。首先，，本文利用ＧａｍＷｔ建立挤出螺抒模型及成型口模模型并进行网格划分对挤出段利用网格重叠技术进行网格划化然后根据ＧＲ－３５双基推

6、进剂的物料参数、挤出的工艺参数Ｗ及幕律方程，通过非线性拟合得到挤出过程及成型过程的边界条件。根据模。而后根据瞬态模型得到正常工艺条件下挤出过程中物料的参数变化情况拟结果发现，螺杆挤出过程中螺棱位置的温度、压力、剪切速率、速度均较高；靠近出口的位置湿度、压力、剪切速率都变大，而速度变小。结果表明在推进剂挤出过程中，其物理参数是不断变化的，，当螺杆较长时，温度变化会非常明显会对生产安全带来极大隐患。本文研究了不同参数对螺压挤出过程物料参数的影响、螺杆温度，包括螺杆转速Ｗ及套筒温度。结果表明，在螺杆相同的位置，随着转

7、速的不断增加，药料温度、压力、剪切速率Ｗ及速度均増加；随着螺杆湿度或套筒湿度的升高，物料温度和速度均升高＞压力和剪切速率均减小；螺杆温度的变化对物料参数的影响比套筒温度更加明一显。因此，在实际生产过程中，定要保证，外部温度的变化会明显影响物輯的参数外部温度在可控的范围内，否则容易导致物料湿度、压力等参数变化，从而导致挤出质量变差，甚至会引起燃烧爆炸危险。针对挤出口模，也利用Ｇａｍｂ化软件得到口模模型并进行网格划分，对模型的表面进行网格细化－３５双基推进剂成型过程的物料参数变。研究了正常工艺条件下ＧＲ化，发现从

8、模具的入曰到出口温度、剪切速率、速度变化明显，进入成型段后变化不。、大，而压力在成型段才有明显的变化改变成型段长度，对物料温度剪切速率及挤出速度影响都不明显