谢 磊，邹思雨，朱向哲

（辽宁石油化工大学机械工程学院，辽宁抚顺113001）

挤出机是有机高分子复合材料加工成型的重要设备之一，占聚合物成型装备总产值的30%左右[1]。单螺杆挤出机在聚合物加工成型行业应用广泛，螺杆和料筒是挤出机的重要组成部件[2]，对挤出机内流场分析和混合分析至关重要。聚合物在料筒中被挤出时会与料筒内壁、螺杆外壁以及物料相互之间产生复杂的摩擦力，且螺杆的相对运动方向与物料的传输方向相垂直，流场中摩擦力、剪切力、挤压力相互作用。所以，螺杆和料筒的设计直接关系到产品的质量和产量[3]。螺杆从单一式发展到多段式、对称式到偏心式等多样的组合，螺杆设计的几何参数变量较大，对流体影响复杂多变。王建等[4]运用数值模拟的方法，对机筒内壁开螺旋槽的硬质聚氯乙烯单螺杆挤出机进行了研究。结果表明，在径向间隙恒定的情况下，机筒开槽越深，挤出机的混合能力越强。梁基照[5]运用黏性流体本构方程，模拟了流体在其流域内的流场情况，得到了螺杆升角、螺棱宽度以及螺棱深度的最佳取值范围。

随着计算机科学技术的快速发展，流场分析可以借助计算机模拟完成，这样既可节省研究成本及时间，同时也可为挤出机优化给出理论性指导[6]。迄今为止，学者们对挤出机的固体传输段、流体传输段、流体混合段内的物料分布和流场已经有了一定的理论基础，但是对螺杆宏观整体的研究才刚刚起步。……