POLYFLOW

POLYFLOW軟件1982年由比利時的Louvain大學開發，1988年POLYFLOW公司成立，1997年該公司被世界著名的流體分析軟件公司FLUENT公司收購。

POLYFLOW的前處理模塊GAMBIT是目前CFD分析中最好的前置處理器，它包括先進的幾何建模和網格劃分方法。藉助功能靈活，有完全集成的和易於操作的界面，GAMBIT可以顯著減少cFD應用中的前置處理時間。複雜的模型可直接用

GAMBIT

。高度自動化的網格生成工具保證了最佳的網格生成，如結構化的、非結構化的、多塊的或混合網格。

其後處理模塊FIELDvlEw功能強大，可以直觀地得到壓力分佈、速度分佈、黏度分佈和剪切速率分佈等可視化的結果。

POLYFLOW是採用有限元法，主要針對豁性和勃彈性的流體進行流動問題模擬的CFD軟件，。作為FLUENT的一個組件，它具有強大的解決非牛頓流體及非線性問題的能力，且具有多種流動模型，可以解決聚合物、食品、玻璃等加工過程中遇到的多種等温/非等温、二維/三維、穩態/非穩態的流動問題，可以用於聚合物的擠出、吹塑、拉絲、層流混合、塗層過程中的流動、傳熱和化學反應問題。

一一建立幾何體其他CAD、、、其他材料數

一一生成2D、3D網格格CAE軟件數據庫

一一導入網格一材料參數

一一物理模型

一一材料參數

一一邊界條件

其他CAD、、、POLYFLOW POLYSTATTT

CCC習軟件一計算一混合任務的數據後處理

後處理軟件

POLYFLOW軟件具有以下特點：

● 主要包括幾個模塊：POLYFLOW；POLYDATA POLYSTAT，它們由一個主控程序POLYMAN來執行。

● 具有多種多樣的粘性模型、內容豐富的粘彈性材料庫，這個數據庫每年都在不斷地進行更新。

● 在模擬複雜的流變特性流體或者粘彈性流體的時候，主要具有三種模型：廣義牛頓模型；屈服應力模型；粘彈性模型（擁有多種可擴展的特性）。

● 所採用的變形網格、接觸算法、以及網格重疊技術，保證了計算結果的準確性。

● 與GAMBIT、IDEAE、PATPAN都具有數據接口，可以使用他們生成的網格，並且POLYFLOW內部嵌套GAMBIT軟件。支持多種類型的網格，如四面體、五面體、六面體、三角形、四邊形，組合網格等。

● 吹塑過程中的殼體模型大大減少了工程師的工作量，只需要通過簡單地設定、計算，就可以得到吹塑以後各個部位的厚度、剪切應力、温度等在吹塑過程中的重要指標參數。

● 在計算擠出過程中的材料混合問題時，使用自由面的方法，多種的自由面類型為模擬多種類型的擠出混合問題建立了良好的基礎。

● 可以用來模擬玻璃熔爐中的電加熱問題，並且可以將過程中的導電率定義為温度的函數。

採用POLYFLOW進行分析模擬時的主要過程如下:

POLYFLOW所需要建立的有限元網格通常利用其前處理器GAMBIT來建立。對於幾何形狀簡單的模型可以直接在GAMBIT中建立其幾何模型並對其進行網格劃分。對於幾何形狀複雜的模型可以先用CAD建模軟件(如SOLIDWORKS、PRO一E等)來建立幾何模型，然後將其存為一定格式的文件(如IGES文件)，最後將其導入GAMBIT中對其進行修改和網格劃分。

劃分模型網格後，將其存為mesh文件，並導入POLYDATA中，在POLYDATA中設置分析任務的物理模型、材料特性和邊界條件等。

a.任務的選擇

在POLYDATA中進行任務的選擇，包括:任務性質的選擇、幾何模型的選擇和模擬類型的選擇。其中，任務的性質包括有限元任務和混合任務。混合任務主要用來分析流體軌跡，對流動進行統計分析。除了混合任務其餘都可以選擇為有限元任務。幾何模型的類型包括二維平面對稱模型(在二維笛卡爾座標系下描述二維速度場)、二維軸對稱模型(在二維柱座標系下描述二維速度場)、準三維平面對稱模型(在二維笛卡爾座標系下描述三維速度流場)、準三維軸對稱模型(在二維柱座標系下描述三維速度場)和三維幾何模型。模擬的類型包括穩定狀態、時間依賴和漸變的模型。漸變模型是應用於由於流動參數導致非線性而存在收斂問題的模型，它通過一種連續設置功能使得流動參數從一個初值向滿意值逐漸接近。

b.子任務的選擇

在POLYDATA進行子任務的選擇，包括子任務模型的選擇、子任務區域的選定、材料參數的設定、邊界條件的設置、重新生成網格設置等。POLYDATA中可用的子任務模型包括:廣義牛頓流動問題、達西流動問題(多孔介質)、熱傳導問題和豁彈性流動問題。根據相應的流體和需要解決的問題，選擇相應的模型。

為了能夠對自由表面和口模滑動壁面分別應用重新生成網格技術，以實現對口模形狀的精確描述，可以將計算區域分成兩個子區域，即口模外存在自由表面的擠出物區域和口模內存在滑動壁面的流體區域。

材料參數常用的選項包括:豁度對剪切速率的依賴關係、乳度對温度的依賴關係、多孔介質和流動豁度、微分豁彈性模型、積分勃彈性模型、密度、慣性項、熱膨脹係數、熱傳導、單位質量熱容、豁性發熱、重力和平均温度等。

常用的邊界類型包括:接觸面、施加法向速度和切向速度、施加法向力和切向力、施加法向力和切向速度、施加法向速度和切向力、滑動邊界、對稱面、入口流動、出口流動、自由表面、施加體積力、施加笛卡爾速度等。

重新生成網格技術適用於存在自由表面或移動界面的問題，網格的一部分會因為自由表面或移動界面位置的變化而受到影響。這項技術的功能是根據邊界各點位置的變化重新定義內部的點。POLYFLOW中常用的生成網格技術包括:Thompson轉換法(適用於二維和三維流動問題)、Spines法(適用於擠出、注射等問題)、Euclidian法(適用於二維流動)、薄殼法(適用於吹塑和熱成型)以及優化網格(適用於三維擠出問題)等。

完成以上各項設置後，保存退出，生成解決問題所需DAI’A文件。

運行POLYFLOw對所設置的問題進行求解，並察看分析過程的列表文件，確定分析是否收斂和達到預定的精度要求。若不收斂或未達到預定的精度要求，分析其原因，同時可以參考專家系統所提建議，重新打開DATA文件對所定義的問題進行修改，然後再次運行POLYFLOW進行求解。

分析成功後，運行FIELDVIEW，查看分析結果。

(4)POLYFLOW在混煉設備中的應用簡介

POLYFLOW在混煉設備中有着廣泛的應用。像其它流體分析軟件一樣，對於等温問題，它可以模擬聚合物熔體在混煉設備流道中的速度場、壓力場、剪切速率和薪度等。對於非等温問題，除了以上功能外，它還能模擬聚合物熔體在混煉設備流道中的温度場、聚合物熔體與混煉設備流道之間的熱傳遞等。