工艺与制造英文2024
三维联锁织物内Stokes-Darcy流体流动模拟及毛细效应研究
Stokes-darcy fluid flow simulations within 3d Interlock fabrics with capillary effects
Michel Cataldi, Yanneck Wielhorski, Nicolas Moulin, Augustin Parret-Fréaud, Monica Francesca Pucci, Pierre‐Jacques Liotier · Mines Saint-Étienne
摘要整理
本研究针对三维联锁织物内的流体流动过程进行了耦合数值模拟，重点考虑毛细效应的影响。联锁织物作为高性能纤维增强复合材料的重要增强体，其孔隙结构复杂，流体在其中的运动涉及多尺度、多物理场耦合。研究采用Stokes-Darcy耦合模型，在织物孔隙尺度处理流体流动，通过有限元方法对三维联锁织物的孔隙结构进行精细化建模与仿真。毛细效应作为孔隙流体运动的重要驱动力，在树脂传递模塑（RTM）等液体复合材料成型工艺中起关键作用，直接影响树脂的浸润速度和填充均匀性。研究通过引入毛细压力项，准确描述了织物孔隙内液体的界面张力效应，揭示了毛细力与粘性力的相互作用机制。数值结果表明，毛细效应显著加速了树脂在联锁织物中的渗透，且其影响程度随孔隙尺寸和液体性质的变化而变化。该研究为优化复合材料成型工艺、改进纤维增强复合材料的质量提供了理论基础，对RTM、真空辅助树脂传递模塑（VARTM）等先进成型技术的工艺参数设计具有重要指导意义。
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