随着计算机硬件以及有限元方法的发展和成熟,计算机辅助设计与有限元方法相结合为模拟黏弹性高分子流体在成型加工流场中的复杂流变行为提供了方便。高分子材料的流变性能是影响制品质量与性能的关键因素。因此,研究成型加工过程中高分子流体的流变行为具有重要的理论与实际意义。现如今,在高分子流变学领域,有些实验因难以满足条件给研究者带来了很大的挑战,而数值模拟的方法既简便又可以获得实验无法获取的结果,为研究者进一步探究流变学特性提供了一条有效的途径。因此,本文选用数值模拟的方法探究了高分子成型加工流场中黏弹性高分子熔体的流变响应。本文主要选用DCPP和S-MDCPP两种本构模型预测了聚乙烯熔体在不同加工流场中(方柱绕流流场、平面收缩膨胀流场)的复杂流变行为,还对聚乙烯熔体的挤出胀大行为进行了数值研究。使用DCPP模型时的计算结果是用商业化软件Polyflow来计算的,使用S-MDCPP模型的预测结果是采用我们自己的程序计算的。为了保证数值计算的稳定性和收敛性,文中采用了离散的弹性-黏性应力分裂技术(DEVSS)/迎风流线(SU)法来解决黏弹性流动分析中的对流占优问题,同时引入了改进的有限增量微积分(FIC)法来提高计算过程的稳定性,从而实现了等低阶插值单元对速度-压力-应力变量进行求解。方柱绕流流道和收缩膨胀流道是高分子成型加工中较为常见的流道,而挤出胀大问题是高分子挤出加工中常见的现象。将两种本构模型预测的黏弹性高分子熔体的速度、压力、应力及主链拉伸情况等进行了比较,并分析了不同加工流场中熔体的流变特性,同时与实验结果进行了比较。另外,还讨论了Weissenberg数及S-MDCPP模型中的本构参数(q、r及?)对黏弹性流体流变响应的影响。基于高分子熔体挤出胀大的模拟结果,还得到了应力和主链拉伸在挤出自由面上的衰减规律。结果表明:两种模型预测的结果吻合较好,并且与实验结果吻合也较好。说明两种模型均可以较好地描述黏弹性高分子的复杂流变行为,但S-MDCPP模型方程简单,变量少,更能节省计算时间。另外,计算得到的压力和应力未出现虚假震荡现象,说明本文采用的等低阶单元插值的算法是稳定的。