[发明专利]一种熔体纺丝螺杆挤压过程的虚拟仿真系统

权利要求书

1.一种熔体纺丝螺杆挤压过程的虚拟仿真系统，其特征在于，所述系统包括：动画模块、前端交互模块和后端数据模块；

所述动画模块：采用三维图形建模软件和三维可视化浏览器引擎，通过三维模型设置参数，建立熔体纺丝螺杆挤压过程的设备部件的三维动态虚拟对象，得到熔体纺丝螺杆挤压三维模型；熔体纺丝螺杆挤压三维模型打包为可复用组件，嵌套至所述前端交互模块；

所述后端数据模块：建立熔体纺丝螺杆挤压过程的部分填充区、完全填充区以及耦合界面的数学模型，将输入参数输入所述数学模型，得到所述数学模型的过程指标，存入实时数据库并传递给所述前端交互模块的数据表格；

所述前端交互模块：输入所述输入参数；通过所述数据表格展示所述数学模型的过程指标；

输入所述三维模型设置参数；呈现所述熔体纺丝螺杆挤压三维模型的三维动画，进行图像展示。

2.根据权利要求1所述的一种熔体纺丝螺杆挤压过程的虚拟仿真系统，其特征在于，所述采用三维图形建模软件和三维可视化浏览器引擎，通过三维模型设置参数，建立熔体纺丝螺杆挤压过程的设备部件的三维动态虚拟对象，得到熔体纺丝螺杆挤压三维模型的方法包括：

步骤11：选取熔体纺丝螺杆挤压过程的设备的所有横截面进行模型草绘，采用等比放缩的几何构型方法建立熔体纺丝螺杆挤压过程的设备部件的外观属性；

步骤12：根据熔体纺丝螺杆挤压过程的设备的草绘的模型，结合真实熔体纺丝螺杆挤压过程的设备部件的位置布局，制作设备部件的三维静态模型；

步骤13：将所述三维静态模型整体导出至所述三维可视化浏览器引擎，在三维可视化浏览器引擎中调整所述三维静态模型的位置和尺寸；

步骤14：编写所述三维可视化浏览器引擎的控制程序脚本，添加摄像机、网格、光源和渲染器，将所述程序脚本导入的所述三维静态模型，通过调整所述摄像机的位置选择预定义的光源以及寻找预定义的角度；根据真实熔体纺丝螺杆挤压过程的设备，为所述三维静态模型附着基础材质和着色器材质；

步骤15：控制程序脚本中加入轨道控制器和位置控制函数，设置所述三维静态模型中设备的从属关系；通过三维模型设置参数，即通过桶温进行物料温度的分段展示，根据不同区域的物料温度分布，显示不同的纺丝流体颜色，完成三维静态模型向三维动态模型转变，得到熔体纺丝螺杆挤压三维模型。

3.根据权利要求2所述的一种熔体纺丝螺杆挤压过程的虚拟仿真系统，其特征在于，所述设备部件包括：螺杆、套筒、加料漏斗、纺丝箱、喷丝板、计量泵、熔体聚合物、纺丝流体、调温风箱、油轮、导丝盘以及摩擦辊；

所述通过桶温进行物料温度的分段展示的方法包括：

所述桶温的分段范围为2段至8段，对应纺丝流体颜色分别为天蓝色、草绿色、粉紫色、玫红色、咖啡色、橘黄色、朱红色和熟褐色。

4.根据权利要求1所述的一种熔体纺丝螺杆挤压过程的虚拟仿真系统，其特征在于，所述建立熔体纺丝螺杆挤压过程的部分填充区、完全填充区以及耦合界面的数学模型的方法包括：

步骤21：以螺距、物料密度、物料比热容、粘性耗散系数、螺杆挤出机长度、螺杆挤出机的有效体积、物料与桶体的交换面积、物料和筒体的热交换系数作为输入参数，螺杆转速、桶体温度和物料粘度作为操作变量建立熔体纺丝螺杆挤压过程的部分填充区的质量守恒方程、熔体纺丝螺杆挤压过程的部分填充区的能量守恒方程、熔体纺丝螺杆挤压过程的完全填充区的质量守恒方程、熔体纺丝螺杆挤压过程的完全填充区的能量守恒方程和熔体区整体的质量守恒方程；

步骤22：通过求解所述熔体纺丝螺杆挤压过程的部分填充区的质量守恒方程、熔体纺丝螺杆挤压过程的部分填充区的能量守恒方程、熔体纺丝螺杆挤压过程的完全填充区的质量守恒方程、熔体纺丝螺杆挤压过程的完全填充区的能量守恒方程和熔体区整体的质量守恒方程，得到能够输出过程指标的数学模型，所述过程指标包括填充率、部分填充区物料温度、完全填充区物料温度、完全填充区长度和出口压力。