聚合物熔体、油漆和蛋白质悬浮液
软件提供了先进的黏弹性流体模型，用来分析聚合物熔体、油漆和蛋白质悬浮液等复杂流体类型的弹性特性。这些流体在发生变形时，会产生一定的回弹力，使其返回到未变形状态。在建模过程中，需要计算流体随时间的变形（即气-液界面的形状）、可能与这些流体相互作用的局部表面力，以及发生流体流动的系统中的压力损失。聚合物熔体、油漆和蛋白质悬浮液等流体都属于此类复杂流体。
聚合物流动模块
非牛顿流体流动仿真
“聚合物流动模块”是 COMSOL Multiphysics®软件平台的一个附加产品，用于求解非牛顿流体的流动问题，适用于黏弹性、触变性、剪切增稠或剪切稀化等类型的非牛顿流体。流体的材料参数可以随温度和组分变化，以分析固化和聚合反应。软件提供的多物理场耦合功能方便用户在同一个软件环境中分析多个物理效应，如分析瞬态全耦合的流-固耦合等问题。
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胶状悬浮液、番茄酱和乳液
胶状悬浮液在流动过程中可能表现出剪切增稠的特性，其黏度会随着剪切速率的增加而显著上升。与之相反，其他一些悬浮液，如糖浆和番茄酱，则可能表现出剪切稀化特性，其黏度会随剪切速率的增加而降低。此外，还存在一类称为触变流体的液体，这种流体的黏度会随着剪切速率持续时间的增加而降低，随时间发生变化。描述这些流体的都是非弹性模型，但它们能够准确描述高度非牛顿的特性。
仿真分析的目的与黏弹性流体类似：计算气-液界面的形状、可能与这些流体相互作用的局部表面力，以及发生流体流动的系统中的压力损失。此外，在制造工艺的设计中，如橡胶熔体的固化过程，流体特性随温度和组分的变化可能起到关键作用。
聚合物流动模块的主要功能
“聚合物流动模块”为多种非牛顿流体提供专门的仿真功能
黏弹性流体模型
“聚合物流动模块”提供了表征多种黏弹性流体本构关系的不同模型，可用于描述流体变形以及由此产生的力。Oldroyd-B模型采用线性关系，基于牛顿流体中切应力和切应变率之间符合胡克定律的假设，此外，还提供了描述非线性弹性效应和剪切稀化的其他模型。
- Oldroyd-B
- Giesekus
- FENE-P
- LPTT
- EPTT
多相流模型
对于涂层涂覆、自由表面和充模等场景，“聚合物流动模块”提供了三种不同的基于表面跟踪方法的分离多相流模型，对液-气界面进行仿真：包括“水平集”、“相场”和“动网格”方法。其中水平集方法通过求解水平集函数的输运方程来跟踪界面位置；相场方法通过求解相场变量和混合能量密度的两个输运方程来跟踪界面位置；动网格方法则利用可变形网格来跟踪界面位置。
无弹性非牛顿流体模型
除黏弹性模型以外，“聚合物流动模块”还提供广泛应用的无弹性非牛顿流体模型，其中许多模型都具有通用性，能够准确描述剪切稀化和剪切增稠现象。此外，还提供黏塑性和触变流体模型，以满足更具体的应用需求。
- 幂律
- Carreau
- Carreau-Yasuda
- Cross
- Cross-Williamson
- Ellis
- Bingham-Papanastasiou（黏塑性）
- Casson-Papanastasiou（黏塑性）
- Herschel-Bulkley-Papanastasiou
- Robertson-Stiff-Papanastasiou
- DeKee-Turcotte-Papanastasiou
- Houska 触变模型（触变性)
随温度变化的热函数
聚合物挤出和充模的常用方法是将橡胶或聚合物混合物熔化，然后在模具内使其固化。为了准确模拟这些过程，“聚合物流动模块”提供了多种热力学模型供您选择，包括阿累尼乌斯、Williams-Landel-Ferry和指数模型。
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