Análise Numérica das Propriedades Reológicas dos Polímeros Fundidos em Expansões Repentinas

Resumo

Resumo
O estudo de simulação numérica sobre reologia de polímeros fundidos vem evoluindo de acordo com o aperfeiçoamento dos softwares e hardwares. Analisar o comportamento reológico destes polímeros é de suma importância principalmente no setor automobilístico, que procura sempre substituir os materiais mais pesados por materiais mais leves. O presente trabalho tem como objetivo analisar numericamente o comportamento das variáveis temperatura, velocidade, queda de pressão e viscosidade do Polióxido de Metileno, tratado no problema como um fluído não-Newtoniano e incompressível, durante um processo de expansão abrupta, caso processo bem comum na transformação de injeção de termoplásticos. Para obtenção dos resultados desejados foi realizada uma simulação numérica tendo como embasamento teórico as equações de Navier-Stokes para continuidade, momento e energia e o modelo de viscosidade de Cross – WLF considerando o estado estacionário. O método de volumes finitos foi utilizado para a discretização das equações de governo e o método de adimensionalização foi definido para comparar as curvas dos perfis de temperatura, velocidade e viscosidade obtidos e comparando com outros autores. As simulações demonstraram-se satisfatórias e o modelo de viscosidade conseguiu ser validado.

Palavras-chave: Fluído não-Newtoniano. Injeção de Plásticos. Simulação Numérica.

Abstract
The study of numerical simulation on fused polymer rheology has been evolving in line with the improvement of software and hardware. Analyzing the rheological behavior of these polymers is of paramount importance especially in the automotive sector, which always seeks to replace heavier materials with lighter materials. The present work aims to numerically analyze the behavior of the variables temperature, speed, pressure drop and viscosity of Methylene Polyoxide, treated in the problem as a non-Newtonian and incompressible fluid, during an abrupt expansion process, a very common process in injection processing of thermoplastics. In order to obtain the desired results, a numerical simulation was performed with the theoretical basis of the Navier-Stokes equations for continuity, momentum and energy and the Cross - WLF viscosity model considering the steady state. The finite volume method was used to discretize the government equations and the dimensioning method was defined to compare the curves of the temperature, speed and viscosity profiles obtained and comparing with other authors. The simulations proved to be satisfactory and the viscosity model was able to be validated.

Keywords: Non-Newtonian Fluid. Plastic Injection. Numerical Simulation.