聚合物流动模块
非牛顿流体流动仿真
“聚合物流动模块”是 COMSOL Multiphysics® 软件平台的一个附加产品,用于求解非牛顿流体的流动问题,适用于黏弹性、触变性、剪切增稠或剪切稀化等类型的非牛顿流体。流体的材料参数可以随温度和组分变化,以分析固化和聚合反应。软件提供的多物理场耦合功能方便用户在同一个软件环境中分析多个物理效应,如分析瞬态全耦合的流-固耦合等问题。
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聚合物流动模块的主要功能
“聚合物流动模块”为多种非牛顿流体提供专门的仿真功能

黏弹性流体模型
“聚合物流动模块”提供了表征多种黏弹性流体本构关系的不同模型,用于精确描述流体的变形行为及其产生的力。其中,Oldroyd-B 模型采用线性关系,可类比为牛顿溶剂中胡克弹簧的悬浮体系;其余模型则描述了非线性弹性效应和剪切稀化行为。
- Oldroyd-B
- Giesekus
- FENE-P
- FENE-CR
- 线性 Phan-Thien–Tanner(LPTT)
- 指数型 Phan-Thien–Tanner(EPTT)
- Rolie–Poly

多相流模型
对于涂层涂覆、自由表面和充模等场景,“聚合物流动模块”提供了三种不同的基于表面跟踪方法的分离多相流模型,对液-气界面进行仿真:包括“水平集”、“相场”和“动网格”方法。其中水平集 方法通过求解水平集函数的输运方程来跟踪界面位置;相场 方法通过求解相场变量和混合能量密度的两个输运方程来跟踪界面位置;动网格 方法则利用可变形网格来跟踪界面位置。

Curing in Solids and Liquids
Curing of materials such as composites and adhesives, for which thermal effects are critical to product performance, can be modeled for both fluid and solid domains. With the Curing Reaction interface, temperature-dependent cure kinetics can be defined to represent the chemical curing process. This interface supports various reaction models, including the Sestak–Berggren, Kamal–Sourour, and nth-order models, as well as viscosity models such as the Castro–Macosko and percolation models, enabling accurate prediction of material behavior during the curing process.

无弹性非牛顿流体模型
除黏弹性模型以外,“聚合物流动模块”还提供广泛应用的无弹性非牛顿流体模型,其中许多模型都具有通用性,能够准确描述剪切稀化和剪切增稠现象。此外,还提供黏塑性和触变流体模型,以满足更具体的应用需求。
- 幂律
- Carreau
- Carreau-Yasuda
- Cross
- Cross-Williamson
- Ellis
- Bingham-Papanastasiou(黏塑性)
- Casson-Papanastasiou(黏塑性)
- Herschel-Bulkley-Papanastasiou
- Robertson-Stiff-Papanastasiou
- DeKee-Turcotte-Papanastasiou
- Houska 触变模型(触变性)

随温度变化的热函数
聚合物挤出和充模的常用方法是将橡胶或聚合物混合物熔化,然后在模具内使其固化。为了准确模拟这些过程,“聚合物流动模块”提供了多种热力学模型供您选择,包括阿累尼乌斯、Williams-Landel-Ferry 和指数 模型。

Porous Media Flow
The Polymer Flow Module enables modeling of non-Newtonian flow in porous media using Darcy and Brinkman formulations for coupled free and porous domains. It includes the following inelastic, shear-dependent viscosity models:
- Power law
- Carreau
- Carreau–Yasuda
- Cross
- Cross–Williamson
- Sisko
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