一、 緒論
3.2 模擬結果分析
3.2.2 流量比之影響
此小節將討論上下層塑料流體流量比對進料區塊(feedblock)內流動之 影響，以期能藉此了解此製程操作條件與共押出製程問題之關係。
圖 3-15 和圖 3-16，分別為不同流量比下之界面包覆度及壁面接觸線位 置比較圖，由圖 3-16 可看出當流量比越高，其界面彎曲包覆程度越低，是 因為高流量比時，壁面附近之流體界面被下層流體往上推擠，而使界面彎 曲變形趨向減緩，所以由包覆度的定義，圖 3-15 可看出當流量比越高時，
其包覆度越低。圖 3-17 及圖 3-18，則為不同流量比下進料區塊匯流處之速 度向量及壁面接觸線位置圖，可觀察的到當流量比越高時，流體界面往上 偏移的程度越高，上層流體被壓縮的程度也越厲害，在經由匯流處後的流 體重整後，因匯流流量不同所產生的效應減少，上下層流變參數的影響逐 漸顯著，而流體界面也逐漸往下。表 3-3 為改變流量比之的模擬結果整 理。
Flow Ratio (QI/QII)
15 10 6 Outlet Encapsulation (%) 36.49 40.29 45.40
Outlet DN2(kPa) -8.56 -9.50 -11.13 表 3-3 不同流量比之分析比較
0 5 10 15 20
Degree of Encapsulation(%)
Flow Distance(x/L)
(a) QII/QI＝15
(b) QII/QI＝10
(c) QII/QI＝6
Fluid II
Fluid II
Fluid II
Fluid I Fluid I Fluid I
Interface
Interface
Interface
圖 3-17 進料區塊流體匯流處之速度向量圖(z＝0)
圖 3-19 至圖 3-21 分別為分別為不同流量比時上下層流體於上下層流 體於進料區塊(feedblock)出口之第二正向應力差(N2)變化圖，可看出在流道 中間時(z/L=0)，上下層流體的第二正向應力差的差異並不大；但當漸逐漸 靠近壁面時，上下層流體的第二正向應力差的差異就變得相當大，可明顯 看出，上層流體(Fluid II) 第二正向應力差大於下層流體(Fluid I) 第二正向 應力差；圖 3-22 為不同流量比時出口界面之上下層流體 DN2變化圖，可觀 察的到流量比越高時，其上下兩層之二正向應力差越低。
0 5 10 15 20
-1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Interface Position(y/L)
Flow Distance(x/L) QI/QII=15
QI/QII=10 QI/QII=6
(Fslip=4x106,ηI/ηII=2.75)
圖 3-18 不同流量比之壁面(z/L=1)接觸線位置比較圖
-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0
Second Normal Stress Difference N 2(Kpa)
Z coordinate(z/L)
Second Normal Stress Difference N 2(Kpa)
Z coordinate(z/L) Fluid I
Fluid II
(QI /QII=10,ηI/ηII=2.75)
圖 3-20 出口界面之第二正向應力差變化圖(QI/QII=10)
-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0
Second Normal Stress Difference N 2(Kpa)
Z coordinate(z/L) Fluid I
Fluid II
(QI /QII=6,ηI/ηII=2.75)
圖3-21 出口界面之第二正向應力差變化圖(QI/QII=6)
圖 3-23 至圖 3-25 分別為不同流量比時上下層流體沿流道方向於流體 界 面 附 近 之 第 二 正 向 應 力 差(N2) 變 化 圖 ， 可 看 出 在 進 料 區 塊 匯 流 處 (x/L=0)，下層高分子流體的第二正向應力差略大於上層高分子流體，但隨 著流道長度增加，上層流體之第二正向應力差變為比下層流體高。而且可 以看出，在流道的中間至後面，當流量比越高時，下層流體的第二正向應 力差大小可維持接近水平；但當流量比降低時，下層流體的第二正向應力 差有逐漸變小的趨勢。圖 3-26 為不同流量比沿流動方向之 DN2比較圖，觀 察到流量比越高，上下兩層的第二正向應力差的差異越低可避免界面不穩 定的情況發生。
0 5 10 15 20
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Second Normal Stress Difference N 2(Kpa)
Flow Distance(x/L)
Fluid I Fluid II
(QI /QII=15,ηI/ηII=2.75)
圖3-23 沿流動方向之第二正向應力差變化圖(QI/QII=15)
0 5 10 15 20
Second Normal Stress Difference N 2(Kpa)
Flow Distance(x/L)
Second Normal Stress Difference N 2(Kpa)
Flow Distance(x/L)
Fluid I Fluid II
(QI /QII=6,ηI /ηII=2.75)
圖3-25 沿流動方向之第二正向應力差變化圖(QI/QII=6)
由上述研究可看出，當流量比越低時，代表上層高分子塑料流量較 高，所以因流量差異所造成的影響會降低，但因上下兩層不同的流變參數 是造成界面上不同的第二正向應力的主要因素。且須注意的是低流量比 時，界面彎曲包覆程度會較嚴重，故應使用較短之流道長度以避免此逐漸 增加之包覆現象。
0 5 10 15 20
-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2
DN 2(Kpa)
Flow Distance(x/L)
QI /QII=15 QI /QII=10 QI /QII=6
(Fslip=4x106,ηI /ηII=2.75)
圖3-26 沿流動方向之上下層流體 DN2變化圖(流量比改變)