纳米碳黑作为塑料、橡胶制品的改性添加剂,其分散效果直接影响制品的力学性能。三螺杆挤出机具有优异的塑化能力、混合能力和良好的自洁性能,在高聚物的共混改性中有明显的优势,而不同的混合元件及其组合形式显著影响三螺杆挤出机中的挤出性能。对三螺杆挤出机的流场及其分散性能进行数值模拟,有助于深入揭示不同混合元件和工艺条件对三螺杆挤出机分散性能的影响规律,为三螺杆挤出机设计提供指导作用。 纳米碳黑团块的原生粒子表面间的极性强,范德华力大,分散困难。IcaMana-Zloczwer提出的纳米碳黑团块分散模型能很好的反映碳黑分散行为。但用于复杂流场时,需要采用数值模拟方法确定熔体的流场。本文以Polyflow软件的流场计算为基础,通过对后处理软件Fieldview进行二次开发,使该模型用于复杂流场下的碳黑分散行为的计算。并对Ica Mana-Zloczwer的碳黑分散实验进行模拟得到的纳米碳黑团块半径随时间的变化与实验结果吻合良好。 一字型排列三螺杆挤出机中,不同的混合元件及工艺条件对熔体的流场产生重要影响。通过对不同导程的螺纹元件和捏合块作用下熔体流动特性的数值模拟表明：相同构型螺纹元件和螺杆转速条件下,一字型排列三螺杆挤出机中熔体流场与双螺杆挤出机的流场相似。螺纹导程越短,输送能力越弱,分布混合性能越好。相同直径和转速条件下,捏合块的输送能力比螺纹元件弱,捏合块的输送能力随错列角的增大而减小,但捏合块的分布混合能力比螺纹元件强,错列角达到60°时,其分布混合性能最好。 不同混合元件及工艺条件对熔体流场的影响必将对其分散性能产生重要影响。通过对不同导程的螺纹元件和捏合块作用下碳黑团块半径变化的数值模拟表明：相同的操作条件下,一字排列三螺杆的螺纹元件的分散性能与双螺杆相近,螺纹元件对碳黑分散性能随着转速或压差的增大而降低。螺纹元件的导程越短,分散性能越好,对转速和压差的变化越敏感。相同操作条件下,捏合块的分散能力随错列角的增大而增大,而同一捏合块的分散性能随着转速和压差的增大而降低。与错列角为45°和60°的捏合块相比,进出口压差对错列角为90°的捏合块的分散性能影响较大,而转速对其分散性能影响较小。