聚合反应挤出过程的数值模拟及优化设计

聚合反应挤出技术是聚合反应与挤出成型相集成的高新技术。开展聚合反应挤出过程的数值模拟与优化设计研究，可以定量揭示在复杂外场条件下聚合反应对于高分子材料结构和物理化学性能的影响规律，优化设计材料组成和反应加工条件，具有重要的科学意义和广阔的工程应用前景。本项目采用有限容积方法，在三维空间内数值求解连续性方程、运动方程、温度方程、粘性流体流变方程、扩散限制的聚合反应动力学方程、分子量及其分布表达式等，定量地获得阴离子、自由基等类型的聚合体系在挤出过程中的流动速度、压力、剪切速率、剪切应力、温度、反应热强度、粘性耗散热强度、聚合速率、单体浓度、单体转化率、分子量及其分布、材料粘度等物理量的动态演变情况，实现聚合体系的物理流动-化学反应-材料结构-物理化学性质之间的集成研究；在此基础上，引入随机优化理论，建立聚合反应挤出过程优化系统，实现材料组成和反应加工条件的优化设计。