Abstract
在各種不同的程序操作中，收縮流動是一種相當常見的流動現象。自毛細管流變儀到高分子加工業的射出成型或擠壓成形等機具，高分子流體在收縮段的流動現象，始終受到廣泛的注意。這種流動情形不但直接影響模具的設計，且由於高分子流體能記憶過去的形變而以衰退的方式表現有異於牛頓流體的流動現象，如：剪切致稀、爬竿效應、模口膨脹。更加深高分子黏彈性流體的研究價值。過去工業界對於模具的設計，憑藉累積的經驗與錯誤嘗試。除了以實驗的方式來探討高分子在收縮段的流動外，研究方向逐漸朝向高分子收縮流動進行模擬，藉由計算機的數學運算，從中獲得流場分佈、應力分佈、壓降以及角落漩渦等各種資訊，提供塑膠加工生產時模具設計之參考。在針對高分子黏彈性流體的數值模擬上，除了要考慮流體力學的連續方程式、動量方程式外，須藉由引入描述流體流變行為的本質方程式來進行模擬。由於方程式的非線性特質加上幾何奇異點，以及複雜的黏彈模式，使得黏彈特性的數值模擬困難度增高。本研究中的系統方程採原變數的方式直接差分展開，而動量方程式採彈性－黏性分離應力列式，運用SIMPLER 的流程，以去耦合的形式在非等間距的交錯網格系統下，配合加權函數法及上風差分法等數值技巧，進行平板間距為４比１的收縮流動的數值模擬。簡單地說，本研究有以下幾個特點：（１）首次將加權函數法用於黏彈性流體的計算。（２）首次將彈性－黏性分離應力列式以原變數的方式用於有限差分法以模擬黏彈性流體的情形。研究的結果包括高分子流體的速度、壓力、應力及第一正向應力差的分佈，角落漩渦的成長情形，和慣性項對各物理量的影響，並與文獻上的結果做一比較。