Выполнение математического моделирования процессов течения при изготовлении изделий из высоковязких полимерных композиций с использованием объемных смесителей во время проведения стажировки в Федеральном государственном унитарном предприятии "Федеральный центр двойных технологий "Союз" (г. Дзержинский, Московской области).

Цель исследования – создание математической модели гидродинамического процесса, позволяющей проводить расчеты внутренних динамических характеристик течения, реализуемого в объемном смесителе; разработка метода расчета, учитывающего неньютоновское нелинейное поведение смешиваемой среды.
В результате проведенных исследований получены следующие результаты:
1. Изучено современное состояние научных исследований в сфере производства изделий из высоконаполненных композиций, важнейшим технологическим этапом которого является смешение композиций в барабанном смесителе. Освоены современные методы исследования реологических свойств композиций;
2. Сформулирована математическая постановка задачи о течении неньютоновской жидкости со свободной поверхностью, на этой основе предложен непрямой вариант метода граничных элементов. Работоспособность и эффективность разработанного метода решения задач вышеуказанного класса исследованы на примере численного моделирования течения нелинейно-вязкой жидкости в плоском канале. Расчеты показали хорошее быстродействие и аппроксимационную сходимость метода. Предложенный способ вычисления интегралов по области решения обладает экономичностью и дает достаточную степень точности. Данный способ позволяет единым образом проводить интегрирование по внутренним ячейкам, как для случая отсутствия особенности, так и для сингулярного случая (при расположении особой точки на границе ячейки). Отсюда следует вывод о том, что разработанный метод можно использовать для математического моделирования течения неньютоновской жидкости во вращающейся емкости.
3. Разработан алгоритм расчета кинематических и динамических характеристик внутри рассматриваемой области течения. Указанный алгоритм реализован в виде программы, при помощи которой возможно проводить параметрические исследования характеристик процесса в зависимости от значений определяющих параметров. Приведены поля скоростей, распределения второго инварианта тензора напряжений, сдвиговых и сжимающих напряжений в области, занятой жидкостью, в широком диапазоне изменения коэффициента заполнения λ и безразмерного комплекса w. Распределение сдвиговых и сжимающих напряжений позволяет оценить силовое воздействие на агломераты порошкообразных компонентов, а второго инварианта тензора напряжений – выделить зоны с максимальными значениями диссипативной функции и наибольшей интенсивностью смешения.
Запланированные по проекту исследования выполнены, поставленные задачи решены в полном объеме.