水辅共注成型技术是近年来新发展起来的一种先进的聚合物注塑技术。水辅共注成型技术结合了水辅助注射成型技术和共注射成型技术的众多优点:很短的冷却时间和成型周期;制件壁厚更薄更均匀,截面尺寸可以更大;保证高表面质量的同时,制件中空内表面也平滑;水介质的廉价易得;以废旧塑料作芯层从而部分解决废旧塑料回收问题;以高性能(耐腐、耐热、耐磨、装饰美观)或软接触材料为壳层、普通材料为芯层生产的高表面性能的低成本注塑件;综合各层材料独特性能生产多功能复合注塑件。在该技术中,首先将第一种熔体部分填充模腔作为制品的皮层材料,然后注入部分第二种熔体作为内层材料,最后借助水辅装置注入高压水,在水的推力作用下使熔体充满整个模腔,并利用水进行保压,最终得到具有复合结构的中空塑料制件。但目前关于水辅共注成型工艺、实验研究和理论研究的报道甚少。由此本文针对水辅共注成型主要制品——管状制品的充填过程进行了理论和数值模拟研究。本文基于流体动力学理论、聚合物流变学理论,在水辅助注射成型及共注成型的基础上,通过合理的假设及简化,建立了适合管状制品的水辅共注充填过程模拟且占用计算机资源较少的二维轴对称数学模型,采用适合水辅共注成型充模流动过程各界面前沿的追踪方法—流体体积法(VOF),并基于有限体积法(FVM)的中心差分、QUICK等离散格式对数学模型进行离散,采用高效地数值解法(PISO),通过单因素法,借助流体动力学领域广泛使用的软件—Fluent平台,对影响水辅共注充填过程的因素进行了模拟分析,并揭示了其影响机理。研究发现:1)随着内层熔体稠度系数、内层熔体流变指数、内层熔体注射速度的增加,内层熔体及水的穿透深度减小,穿透宽度增加。2)随着内层熔体注射温度的增加,内层熔体及水的穿透深度增加,穿透宽度减少。3)随着注水温度的增加,内层熔体及水的穿透深度增加,内层熔体残留壁厚增加,水穿透宽度减小。4)随着注水速度的增加,,内层熔体穿透深度基本不变,穿透宽度减少,残留壁厚增加,水穿透深度增加,穿透宽度减小。5)随着皮层或内层熔体注射量的增加,内层熔体前沿与皮层界面前沿距离增加,或水界面前沿与内层界面前沿距离增加,将造成水的短射。而随着皮层或内层熔体注射量的减少,内层熔体界面前沿与皮层熔体界面前沿距离减小,或水界面前沿与内层界面前沿距离减小,易造成内层熔体前沿突破皮层熔体前沿,或水界面前沿突破内层熔体界面前沿的状况。6)模壁温度对水辅共注充填过程、成型效果基本没有影响。7)随着注水延迟时间的增加,内层熔体及水的穿透深度增加,穿透宽度减小,皮层熔体残余壁厚增加。8)注水口大过大或过小将导致注水初始阶段水穿透宽度较大,,而后减小且水界面前沿十分尖凸的现象。9)采用皮层熔体溢料法要比短射法需要更大的注射压力,从而消耗更多的能源,且浪费皮层材料。