冷却鼓装置是胶片生产线上的一个重要组成部分,作用是对压延成型的胶片充分降温并均匀冷却,以避免胶片成型过程中因长时间高温造成的性能下降,例如胶片在长时间高温下分子链容易断裂。因此,压延成型的胶片在冷却鼓上的冷却对胶片质量起着至关重要的作用。本课题结合流体力学和传热学理论,采用FLUENT软件对胶片在冷却鼓上的稳态换热过程进行数值模拟,并分析在胶片冷却过程中各参数对胶片冷却效率的影响。主要内容如下:(1)基于流体力学、传热学和数值模拟理论,对胶片在冷却过程中涉及到流动和传热的协同问题进行了研究,分析了影响传热的参数并建立了相关数学模型。(2)针对固体动边界传热模拟技术的限制,提出了热-流-固耦合换热下胶片冷却的模拟方法,将固体胶片模拟为流体胶片,建立了胶片-冷却鼓三维耦合换热模型。(3)对6种不同工况下胶片在10个冷却鼓上的冷却过程进行了模拟,得到了胶片和冷却鼓的温度分布。与实测数据对比发现,模拟结果和实测结果吻合,验证了所提出的传热有限元数值分析模拟方法的合理性。(4)建立了单冷却鼓有限元分析模型,系统分析了胶片冷却过程的工艺参数和冷却鼓结构参数对胶片冷却效率的影响,其中工艺参数包括胶片厚度、胶片宽度、胶片进鼓速度、胶片进鼓温度、冷却水进水温度、冷却水流量、环境温度、胶片包角,冷却鼓结构参数包括鼓的壁厚、鼓的材质以及流道结构等,得到了各参数对胶片冷却效率的影响趋势。(5)采用参数敏感度分析方法比较了各参数对胶片冷却效率的影响大小。将影响标准分为影响小、影响较小、影响较大和影响大四个等级。发现胶片入口温度对胶片冷却影响最大,胶片厚度和生产线速度的影响次之,环境温度的影响最小。这些结果对胶片冷却工艺的合理设计具有较大的参考价值。