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.
Annotation in English
The most important thing of spiral die flow simulation in VEL software is to find difference, if there will be someone, between the 2D Spiral Die module and 3D-FEM module modeling results and try to make an alogorithm for better reading of 3D-FEM module modeling results. The Spiral die program has been used for designing a lot of dies around the world and most of them were successful. Spiral die program can be used for the die design, when the gap opens gradually and also the channel depth is changed gradually, with keeping in mind that the leakage is a little bit faster than the program predicts and the geometry should be gradually changing. The calculation of the last example confirms also this experience because this die is some kind of geometry extreme when the gap opens suddenly. It can be seen that in this case the Spiral die program fails to predict reasonably the distribution.
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.
Annotation in English
The most important thing of spiral die flow simulation in VEL software is to find difference, if there will be someone, between the 2D Spiral Die module and 3D-FEM module modeling results and try to make an alogorithm for better reading of 3D-FEM module modeling results. The Spiral die program has been used for designing a lot of dies around the world and most of them were successful. Spiral die program can be used for the die design, when the gap opens gradually and also the channel depth is changed gradually, with keeping in mind that the leakage is a little bit faster than the program predicts and the geometry should be gradually changing. The calculation of the last example confirms also this experience because this die is some kind of geometry extreme when the gap opens suddenly. It can be seen that in this case the Spiral die program fails to predict reasonably the distribution.
a) Provést literární rešerši k danému tématu
b) Seznámit se s programy 3D Fem a Spiral Die program, které budou využívány v diplomové práci.
c) Pro vybrané typy spirálových hlav (průměr 100 mm, 350 mm a 1000 mm) provést řešení pomocí programu 3D Fem a porovnat je s výsledky řešení programu Spiral Die, který obsahuje zjednodušující předpoklady. Soustředit se zejména na rozdělení materiálu na konci spirálového trnu a na tok materiálu spirálou a výtok ze spirály.
d) Porovnat výsledky obou výpočtů pro všechny geometrie hlav a zjistit souhlas či nesouhlas daných řešení.
e) Pokud se zjistí nesouhlas řešení, navrhnout možné modifikace zjednodušeného programu Spiral Die, tak aby lépe popisoval chování hlav, jak je popsáno přesným řešením ve 3D.
Research Plan
a) Provést literární rešerši k danému tématu
b) Seznámit se s programy 3D Fem a Spiral Die program, které budou využívány v diplomové práci.
c) Pro vybrané typy spirálových hlav (průměr 100 mm, 350 mm a 1000 mm) provést řešení pomocí programu 3D Fem a porovnat je s výsledky řešení programu Spiral Die, který obsahuje zjednodušující předpoklady. Soustředit se zejména na rozdělení materiálu na konci spirálového trnu a na tok materiálu spirálou a výtok ze spirály.
d) Porovnat výsledky obou výpočtů pro všechny geometrie hlav a zjistit souhlas či nesouhlas daných řešení.
e) Pokud se zjistí nesouhlas řešení, navrhnout možné modifikace zjednodušeného programu Spiral Die, tak aby lépe popisoval chování hlav, jak je popsáno přesným řešením ve 3D.
Recommended resources
Kanai T, Campbell G.A.: Film Processing, Carl Hanser Verlag 1999, ISBN 1-56990-252-6
O Brien K.T.: Computer Modeling for Extrusion and Other Continuous Polymer Processes, Carl Hanser Verlag, Munich, Vienna, New York, Barcelona, 1992 ISBN 3-446-15845-6
Compuplast Tutorial for 3DFem program, Compuplast International, a.s., Zlin, 2007
Compuplast Tutorial for Spiral Die program, Compuplast International, a.s., Zlin, 2007
Perdikoulias J., Vlcek J., Vlachopoulos J.: Adv.Polym.Technol.(1987) 7, p. 333-341
Perdikoulias J., Vlcek J., Vlachopoulos J.: Adv.Polym.Technol.(1987) 10, p. 111-123
Perdikoulias J., Tzoganakis C., Vlachopoulos J., Plast.Rubber Process.Appl.(1989) 11
Recommended resources
Kanai T, Campbell G.A.: Film Processing, Carl Hanser Verlag 1999, ISBN 1-56990-252-6
O Brien K.T.: Computer Modeling for Extrusion and Other Continuous Polymer Processes, Carl Hanser Verlag, Munich, Vienna, New York, Barcelona, 1992 ISBN 3-446-15845-6
Compuplast Tutorial for 3DFem program, Compuplast International, a.s., Zlin, 2007
Compuplast Tutorial for Spiral Die program, Compuplast International, a.s., Zlin, 2007
Perdikoulias J., Vlcek J., Vlachopoulos J.: Adv.Polym.Technol.(1987) 7, p. 333-341
Perdikoulias J., Vlcek J., Vlachopoulos J.: Adv.Polym.Technol.(1987) 10, p. 111-123
Perdikoulias J., Tzoganakis C., Vlachopoulos J., Plast.Rubber Process.Appl.(1989) 11
