A comparison of results from 2D and 3D approaches for spiral mandrel die flow simulation

Abstract

Jednou z nejdůležitějších částí procesu vyfukování je správný design a rozměry vyfukovací hlavy. Nejčastěji používaným typem vyfukovacích hlav je hlava spirálová. Simulace toku materiálu spirálovou hlavou je ale velmi složitá. Pro účely simulace se velmi často využívají specializované simulační softwary, jako je celosvětově využívaný simulační software Virtual Extrusion Laboratory, který obsahuje zjednodušený 2D modul, ale i 3D-FEM modul, jenž simuluje tokové chování taveniny s maximální přesností. Zatím, ale není znám algoritmus pro odečítání výsledků z 3D-FEM modulu a jejich následné srovnání z 2D modulem. Pro odečítání výsledků výtoku materiálu na výstupu z hlavy lze použít předdefinovanou funkci v panelu nástrojů. Je take nutné správně nastavit hodnoty výpočetního zařízení, protože 3D řešení neuvažuje automaticky výpočet teploty. Pro odečítání hodnot toku materiálu spirálou je nutné rozdělit hlavu pomocí funkce 2D řez a z těchto jednotlivých řezů pomocí funkce integrál pro každou spirálu stanovit hodnoty průtoku materiálu spirálou. Výsledkem testování uvedených softwarů je poznatek, že zjednodušený 2D modul je dostatečně přesný, aby mohl být použit pro návrh spirálové hlavy, kde se výstupní štěrbina otevírá pozvolna a stejně tak se i mění hloubka kanálu. Zároveň je nutné brát na vědomí, že průtok materiálu spirálou předpovídá o něco rychlejší, než ve skutečnosti je. U geometrií, u kterých se výstupní štěrbina otevírá náhle, 2D modul selhává při předpovědi průtoku materiálu na výstupu z hlavy.