【摘 要】
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基于螺杆推进机构的新型3D打印机,其打印材料在熔融状态下产生的气泡将对打印模型的完整性及其物理性能造成较大的影响,本文在对螺杆推进机构的工作机理的研究基础上,针对气泡在熔融的ABS溶液中的运动特性进行了研究。利用两相流计算理论等进行研究分析,通过Fluent软件对气泡和ABS熔液的流场域进行两相流计算建模,同时进行数值仿真。对仿真结果进行分析,揭示了单个气泡在螺槽内不同位置处的运动规律,以及螺杆转
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基于螺杆推进机构的新型3D打印机,其打印材料在熔融状态下产生的气泡将对打印模型的完整性及其物理性能造成较大的影响,本文在对螺杆推进机构的工作机理的研究基础上,针对气泡在熔融的ABS溶液中的运动特性进行了研究。利用两相流计算理论等进行研究分析,通过Fluent软件对气泡和ABS熔液的流场域进行两相流计算建模,同时进行数值仿真。对仿真结果进行分析,揭示了单个气泡在螺槽内不同位置处的运动规律,以及螺杆转速、入口压力和螺杆螺距对气泡运动的影响。根据研究的结论,提出气泡快速溢出的结构改进方案。通过重新建模和仿真计算验证了方案的可行性,为螺杆推进型3D打印机在工作时去除黏性融液中的气泡提供帮助。本课题主要的研究工作和成果有:(1)运用Fluent软件对螺杆推进型3D打印机流道内溶液中的气泡运动进行数值仿真,得到气泡在流道内的运动规律:气泡在螺槽内位置不同处的运动规律虽有差异,但是可以得出相同的结论,随着时间的推移,气泡会逐渐靠近机筒内壁,不会再继续上升,最后会在原来的位置高度附近上下小幅度波动。(2)对不同的入口压力下的单个气泡进行数值模拟。结果表明在相同的情况下,入口压力增加对气泡的在z方向的运动并没有明显影响,但是入口压力增加后,出口的质量流量会增大,且入口压力与出口质量流量成线性关系。(3)在计量段内,入口压力一定的的情况下,对不同转速下的单个气泡进行数值模拟。结果表明:转速提高后,出口的质量流量也呈线性增加,但是转速提高并没有增加气泡在z方向上上升高度。(4)对不同螺杆螺距下的单个气泡运动进行了数值模拟,仿真计算的结果表明:在同样的工况下,增大螺杆螺距可以增大气泡上升的高度,但是螺距增大后出口处的质量流量减小。(5)提出迫使气泡快速溢出方案。对新建立的模型进行仿真计算,得出改进后的模型可以提高气泡溢出的速度;并且提出流量补偿方案,解决了开槽后造成的出口流量降低问题。
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