[发明专利]建立聚乙烯链结构与挤出加工性能关系的仿真方法及系统

权利要求书

1.建立聚乙烯链结构与挤出加工性能关系的仿真方法，其特征在于，包括如下过程：

对已设计好的聚乙烯分子链分配电荷并进行结构优化，得到优化好的聚乙烯分子链；

使用优化好的聚乙烯分子链构建初始周期性边界无定形模型，其中，初始周期性边界无定形模型的密度设置要低于聚乙烯材料的实际密度；

对所述初始周期性边界无定形模型进行优化，该优化依次包括结构优化、动力学平衡、退火、弛豫和二次动力学平衡，得到优化后的周期性边界无定形模型；

对优化后的周期性边界无定形模型依次进行结构优化、动力学平衡过程以及参数计算，得到聚乙烯链结构的仿真参数；

已预建立及已预设定好条件的单螺杆挤出机均化段的有限元仿真模型利用所述聚乙烯链结构的仿真参数计算得到所设计的聚乙烯分子链对应的单螺杆挤出机均化段的加工特性；其中，所述单螺杆挤出机均化段的有限元仿真模型的条件设定包括：选择单螺杆挤出机均化段的有限元仿真模型中分别表示流体黏度对剪切速率的依赖性的本构方程和流体黏度对温度的依赖性的本构方程，根据聚乙烯单螺杆挤出机的实际加工条件设定已预建立的单螺杆挤出机均化段的有限元仿真模型中流道部分的流动边界条件和温度边界条件；

所述单螺杆挤出机均化段的有限元仿真模型中表示流体黏度对剪切速率的依赖性的本构方程采用Bird-Carreau模型，所述单螺杆挤出机均化段的有限元仿真模型中表示流体黏度对温度的依赖性的本构方程采用Approximate Arrhenius定律；

设定单螺杆挤出机均化段的有限元仿真模型中流道部分的流动边界条件时，将流道入口设为自由流动，流道出口设为法向应力由压力控制，并采用演变算法，流道内壁为笛卡尔转速，与螺杆转速一致，流道外壁无滑移；

设定单螺杆挤出机均化段的有限元仿真模型中流道部分的温度边界条件时，将流道入口设为固定温度，流道出口为自由流体，流道内壁为绝热，流道外壁为固定温度。

2.根据权利要求1所述的建立聚乙烯链结构与挤出加工性能关系的仿真方法，其特征在于，对所述初始周期性边界无定形模型进行动力学平衡时，选择正则系综，设置温度，保持温度和体积不变，执行预设时间。

3.根据权利要求1所述的建立聚乙烯链结构与挤出加工性能关系的仿真方法，其特征在于，对所述初始周期性边界无定形模型进行退火时，设置退火温度和压力，选择等温等压系综，设定退火循环次数以及每次退火执行时间。

4.根据权利要求1所述的建立聚乙烯链结构与挤出加工性能关系的仿真方法，其特征在于，对所述初始周期性边界无定形模型进行二次动力学平衡时，选择正则系综，设置温度和压力，保持温度和体积不变，执行预设时间。

5.根据权利要求1所述的建立聚乙烯链结构与挤出加工性能关系的仿真方法，其特征在于，对优化后的周期性边界无定形模型进行结构优化的条件与对所述初始周期性边界无定形模型进行结构优化条件相同；对优化后的周期性边界无定形模型进行动力学平衡过程的条件与对所述初始周期性边界无定形模型进行动力学平衡以及二次动力学平衡时的条件相同。

6.根据权利要求1所述的建立聚乙烯链结构与挤出加工性能关系的仿真方法，其特征在于，对优化后的周期性边界无定形模型进行参数计算时，使用反向非平衡动力学方法进行参数计算，得到的聚乙烯链结构的仿真参数包括导热系数、等压热容、密度、零切黏度和松弛时间。