庞军舰，何亚东，信春玲，余东泉，李庆春，2＊

（1．北京化工大学机电工程学院，北京100029；2．教育部高分子材料加工装备工程研究中心，北京100029）

0 前言

倒三角形三螺杆挤出机是一种新型的多螺杆混合挤出设备，因其具有啮合区数量多、挤压面积大、混合效果好等优点，越来越受到企业的关注。但由于三螺杆挤出机结构复杂，有关其研究［1－3］刚刚起步，另外，在对三螺杆挤出机的混合性能进行数值研究时，研究人员大都是通过构建三螺杆的静态模型进行的［4－7］。静态模型是螺杆在某一转角时的瞬态流场，经过统计后处理，可得到流场的加权平均剪切速率和剪切应力、回流系数等评价指标，仅侧面反映了流场的混合能力。另有研究人员［8］在此基础上将三螺杆挤出机与双螺杆挤出机进行性能比较，但缺乏相关实验来验证模拟结果的可靠性。本文考虑到瞬态流场具有一定的局限性，进一步构建并计算了螺杆转过不同角度的拟稳态流场，采用混合指数、面积伸展率和停留时间分布等评价指标，深入比较了三螺杆挤出机和双螺杆挤出机的混合性能，并最终通过相关实验验证了模拟结果的可靠性。

1 物理及有限元模型

利用聚合物流体分析Polyflow前处理器Gambit及Pro／E软件共同构建三螺杆元件SE33、双螺杆元件SE22的螺杆与机筒模型，螺杆外径35．2mm，根径28mm，机筒内径35．6mm，中心距32mm，各螺杆之间的间隙0．4mm，螺杆与机筒之间的间隙0．2mm，元件长度108mm，为3个导程长。利用Polyflow的网格叠加技术组合螺杆和机筒，构建三维动态模型，如图1所示，然后采用四面体单元划分螺杆模型，采用六面体单元划分机筒，网格叠加后，SE33、SE22的网格数量依次为85916、50102个。……