吹塑薄膜作为一种重要的薄膜生产工艺,加工过程复杂,工业上为了实现薄膜的稳定连续生产,往往需要对设备和工艺参数进行反复调试。吹塑薄膜加工时,膜泡成型与外部冷却流场之间相互耦合,成型机理复杂,采用数值模拟方法研究吹塑薄膜成型过程对认识其成型机理具有重要意义。以往对于吹塑薄膜的数值模拟不考虑熔体出口速度和冷却风量沿周向波动,研究分为两类,一类是固定膜泡形状,研究外部冷却流场的流动与换热,另一类则是采用实验测定或计算推导的对流换热系数,研究膜泡成型后的形状和薄膜温度,这种单向模拟的方法精度较低。为提高吹塑薄膜数值模拟的精度,本文采用计算流体动力学软件Polyflow和Fluent对吹塑薄膜冷却成型过程进行耦合数值模拟。本文在熔体出口速度和冷却风量沿周向均匀的情况下,研究了风环出风口间隙、出风口倾斜角度、冷却空气入口流率以及吹胀比对吹塑薄膜冷却成型的影响规律,结果表明:增大风环出风口间隙,薄膜外表面换热系数最大值减小,薄膜在风环高度区域吹胀减小;而增大出风口倾斜角度,冷却空气流动的Coanda效应加强,但薄膜形状和温度分布的变化较小;固定风环结构,增加冷却空气入口流率,换热系数最大值增大,薄膜在风环高度区域的吹胀增大,薄膜温度下降更快;而当风环结构和冷却风量均不变时,增大薄膜成型吹胀比,薄膜外表面对流换热系数最大值的位置降低,在风环高度区域内薄膜温度下降更快。在上述研究基础上,本文又分析了熔体出口速度和冷却风量沿周向波动对薄膜成型均匀性的影响,结果表明:冷却风量沿周向均匀时,沿周向熔体出口速度大,膜泡吹胀成型后薄膜厚度大,温度高,薄膜厚度沿周向的波动在风环高度区域内快速增大,在风环高度区域以上又逐渐降低;而熔体出口速度沿周向均匀时,沿周向冷却风量大,膜泡吹胀成型后薄膜厚度大,温度低,薄膜厚度沿周向波动在风环高度区域内较小,在风环高度区域以上逐渐增大。本文通过调节冷却风量沿周向的波动,降低了熔体出口速度沿周向波动造成的薄膜周向厚度偏差,达到了优化薄膜厚度均匀性的目的。研究结果对认识吹塑薄膜的成型机理,指导吹塑薄膜工艺选择和冷却风环结构设计有重要意义。