导读：超高分子量聚乙烯管材在建筑、市政建设、矿山工程、化工冶化、水利工程、油气集输等领域有着广泛和重要的应用。随着使用范围的日益扩大，人们对管材的质量要求愈来愈高，既要具有良好物理力学性能，还要具有较长的使用寿命。在超高分子量聚乙烯管材的生产中，过去一半采用传统的支架式机头，随着管材管径的增大和产量的提高，传统机头已无法解决熔体

    超高分子量聚乙烯管材在建筑、市政建设、矿山工程、化工冶化、水利工程、油气集输等领域有着广泛和重要的应用。随着使用范围的日益扩大，人们对管材的质量要求愈来愈高，既要具有良好物理力学性能，还要具有较长的使用寿命。在超高分子量聚乙烯管材的生产中，过去一半采用传统的支架式机头，随着管材管径的增大和产量的提高，传统机头已无法解决熔体流动不均和熔接痕等问题。对于高质量大口径超高分子量聚乙烯管材的生产，有一种螺旋芯棒式机头可以达到相关要求。自从Procter首次报道分析熔体在螺旋芯棒挤出机头内流动的简化方法以来，许多学者采用不同方法分析和模拟了螺旋芯棒式机头内的熔体流动。各种流动过程也越来越接近真实情况。
    在聚合物加工成型中，引入振动力场地研究逐渐成为热点之一。包括电磁动态塑化挤出机与普通挤出机相比具有优异的性能，振动力场地引入具有降低能耗、降低熔体黏度、提高制品性能和混炼效果好等优点。
    因此，研究振动力场作用下聚合物熔体在机头内的速度、压力、剪切速率、黏度等流场分布规律以及熔体对振动立场的响应具有重要的意义。但是聚合物熔体内部的流动状况，但是聚合物熔体内部的流动状况很难用实验方法测得。使用一些程序软件，可以对振动立场的作用下螺旋芯棒式管材挤出机头熔体流动特性进行数值模拟，为深入研究聚合物动态成型机理、优化聚合物振动挤出成型工艺参数和振动挤出成型机头结构参数提供理论基础和依据。
    振动立场改变了聚合物熔体的流变行为，使熔体的流动特性发生改变。由于在高分子熔体流动过程中叠加振动力场后，振动对流场不断生产的瞬时挤压和释放作用，有效地促进了高分子解缠和取向，减小了分子链段之间的摩擦阻力。大分子链的解缠和取向降低了聚合物熔体流动时的阻力，宏观上表现为熔体黏度降低。熔体黏度的减小，使熔体通过机头的阻力减小，使机头的阻力减小，即机头的压力降低。熔体速度基本不变，分析其原因，是因为熔体速度平均值取的是Z=214mm界面的速度平均值，由施加的边界条件可知，机头入口体积流率是不变的，即一个振动周期内Z=214mm面内平均体积流率也是不变的，故该截面上的速度平均值也是不变的，故该截面上的速度平均值也是不变的。
    基于电脑软件，包括建立数据模型分析，随振动立场的引入，流道内熔体的剪切速率、黏度、剪切应力、压力和速度等呈周期性规律变化。另一方面，随着振动频率或振幅的增加，流场的剪切速率平均值有一定程度的增加，而流场地剪切速率平均值、剪切应力平均值和压力平均值均有一定程度的下降。

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