在聚合物混炼设备中,密炼机是应用最为广泛的间歇式混炼设备。为了更好地提高密炼机的混炼效率和炼胶质量,使人们更加清楚地掌握混炼过程、混炼机理以及密炼室内胶料流场和温度场的变化情况,人们开始运用有限元等相关软件对此进行模拟计算。本文利用ADINA有限元软件对密炼机的三维流场和温度场进行了有益的探讨。本文建立了胶料流场的三维模型和同步转子以及密炼室的三维有限元模型,对完全充满状态下包含不同转子构型的胶料流场进行了三维等温、非牛顿模拟计算,对得到速度场、压力场和粘度场等云图进行了分析,从而得出转子在混炼过程中的应力和应变变化状态。同时,本文还对同步四棱转子三维温度场和密炼室三维温度场的分布进行了分析,通过对温度场的模拟,得出了胶料各个瞬时的温度以及密炼室不同部位的温度变化情况,对密炼室各部分传热性能有了更进一步地了解。通过对密炼机流场和温度场的分析,可以得到以下结论:1.通过流场横截面剪切应力场的分析,可以得到在转子棱的顶部间隙、楔形区域和切向间隙内均存在着有利于分散的高剪切区。2.通过对两转子流场啮合区域截面上的压力场和速度矢量场的分析,直观地得出了在啮合区同步四棱转子的混合能力和效率要高于同步二棱转子。3.通过对0O-900排列的同步四棱转子粒子场的分析,得出胶料在整个混炼区域做8字型流动。在不考虑胶料被剪切以及高弹性的情况下,单单考虑流动混合性,这种排列方式要优于00-00的情况。但是总体来考虑,00-00转子排列方式的炼胶能力要强于0O-900的排列方式。4.通过对同步四棱转子三维温度场有限元分析的结果,可以看到强制冷却所起到的明显效果。5.混炼过程的温度场是随时间变化的,在一个混炼周期内几乎成线性上升。炼胶初期温度变化缓慢,炼胶中期温度上升较快,在炼胶后期温度上升最快。首次使用非线性功率加载方式,模拟得出的胶料温度更加接近实验结果。最后本文对密炼室的三维温度场进行了一系列的实验测试,实验结果表明用有限元软件ADINA模拟同步转子密炼室温度场的方法是可行的,得到的结果可靠。关于流场的模拟实验还需要进一步改进设备而进行验证。