POLYFLOW软件是目前应用最广泛的黏弹性材料流动分析的CAE软件，《POLYFLOW基础及其在塑料加工中的应用》以POLYFLOW 3.10为版本，内容共分为10章，1～7章分别介绍了POLYFLOW软件的理论基础和各模块的功能及操作，内容涵盖几何模型建立、模型网格划分、模型边界及参数设置、分析计算、后处理分析及结果输出等；8～10章通过一些典型的实例介绍POLYFLOW软件在挤出成型、中空吹塑成型和聚合物共混等方面的应用。
　　《POLYFLOW基础及其在塑料加工中的应用》采用软件基本操作与典型范例相结合的讲解方式，结构清晰，内容全面，图文并茂，通俗易懂，可以使读者轻松上手，并配有一张光盘，包含范例的操作视频和范例模型文件。
　　《POLYFLOW基础及其在塑料加工中的应用》可作为POLYFLOW软件初学者的自学教材和参考书，还可作为大专院校高分子材料和模具专业师生的课程教材及相关培训教材。

　　1.1.2计算流体动力学的工作步骤
　　采用CFD的方法对流体流动进行数值模拟，通常包括以下步骤。
　　（1）建立反映工程问题或物理问题本质的数学模型具体地说就是要建立反映问题各个量之间关系的微分方程及相应的定解条件，这是数值模拟的出发点。没有正确完善的数学模型，数值模拟就毫无意义。流体的基本控制方程通常包括质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程以及这些方程相应的定解条件。
　　（2）寻求高效率、高准确度的计算方法即建立针对控制方程的数值离散化方法，如有限差分法、有限元法、有限体积法等。这里的计算方法不仅包括微分方程的离散化方法及求解方法，还包括随体坐标的建立、边界条件的处理等。这些内容，可以说是CFD的核心。
　　（3）编制程序和进行计算这部分工作包括计算网格划分、初始条件和边界条件的输入、控制参数的设定等。这是整个工作中花时间最多的部分。由于求解的问题比较复杂，比如Navier-Stokes方程就是一个十分复杂的非线性方程，数值求解方法在理论上不是绝对完善的，所以需要通过实验加以验证。正是从这个意义上讲，数值模拟又叫数值试验。应该指出，这部分工作不是轻而易举就可以完成的。
　　（4）显示计算结果计算结果一般通过图表等方式显示，这对检查和判断分析质量和结果有重要参考意义。
　　以上这些步骤构成了CFD数值模拟的全过程。其中数学模型的建立是理论研究的课题，一般由理论工作者完成。
　　1.1.3计算流体动力学的特点
　　CFD的长处是适应性强、应用面广。首先，流动问题的控制方程一般是非线性的，自变量多，计算域的几何形状和边界条件复杂，很难求得解析解，而用CF_D方法则有可能找出满足工程需要的数值解。其次，可利用计算机进行各种数值试验，例如，选择不同流动参数进行物理方程中各项有效性和敏感性试验，从而进行方案比较。最后，它不受物理模型和实验模型的限制，省钱省时，有较多的灵活性，能给出详细和完整的资料，很容易模拟特殊尺寸、高温、有毒、易燃等真实条件和实验中只能接近而无法达到的理想条件。
　　CFlD也存在一定的局限性。第一，数值解法是一种离散近似的计算方法，依赖于物理上合理、数学上适用、适合于在计算机上进行计算的离散的有限数学模型，且最终结果不能提供任何形式的解析表达式，只是有限个离散点上的数值解，并有一定的计算误差。第二，它不像物理模型实验一开始就能给出流动现象并定性地描述，往往需要由原体观测或物理模型试验提供某些流动参数，并需要对建立的数学模型进行验证。第三，程序的编制及资料的收集、整理与正确利用，在很大程度上依赖于经验与技巧。此外，因数值处理方法等原因有可能导致计算结果的不真实，例如产生数值黏性和频散等伪物理效应。当然，某些缺点或局限性可通过某种方式克服或弥补，这在本书中会有相应介绍。此外，CFD因涉及大量数值计算，因此，常需要较高的计算机软硬件配置。
　　CFD有自己的原理、方法和特点，数值计算与理论分析、实验观测相互联系、相互促进，但不能完全替代，三者各有各的适用场合。在实际工作中，需要注意将三者有机地结合，争

第1章 POLYFLOW理论基础 1
1.1 计算流体动力学分析理论基础 1
1.1.1 概述 1
1.1.2 计算流体动力学的工作步骤 2
1.1.3 计算流体动力学的特点 2
1.1.4 计算流体动力学的应用领域 2
1.1.5 计算流体动力学的数值解法 3
1.2 流体力学中流体与流动的基本特性 4
1.2.1 理想流体与黏性流体 4
1.2.2 牛顿流体与非牛顿流体 4
1.2.3 流体热传导及扩散 5
1.2.4 可压缩流体与不可压缩流体 5
1.2.5 稳定流动与非稳定流动 5
1.2.6 层流与湍流 6
1.2.7 聚合物流变行为 6
1.3 流体动力学控制方程 7
1.3.1 质量守恒方程 8
1.3.2 动量守恒方程 8
1.3.3 能量守恒方程 10
1.3.4 组分质量守恒方程 11
1.3.5 控制方程的通用形式 11
1.3.6 对控制方程的进一步讨论 12
1.4 CFD的求解过程 13
1.4.1 总体计算流程 13
1.4.2 建立控制方程 13
1.4.3 确定边界条件与初始条件 14
1.4.4 划分计算网格 14
1.4.5 建立离散方程 14
1.4.6 离散初始条件和边界条件 15
1.4.7 给定求解控制参数 15
1.4.8 求解离散方程 15
1.4.9 判断解的收敛性 15
1.4.10 显示和输出计算结果 15
1.5 CFD软件结构以及常用的CFD商业软件 16
1.5.1 软件结构 16
1.5.2 常用的CFD商用软件 17

第2章 POLYFLOW软件及分析流程 20
2.1 软件介绍 20
2.1.1 POLYFLOW简介 20
2.1.2 POLYFLOW软件结构 20
2.1.3 POLYFLOW的一些基本概念 21
2.1.4 POLYFLOW分析概要 25
2.2 POLYFLOW分析流程 27
2.2.1 问题描述 27
2.2.2 POLYMAN中新建项目、启动
POLYDATA和输入网格文件 28
2.2.3 POLYDATA参数设置 31
2.2.4 POLYFLOW计算求解 40
2.2.5 结果文件的后处理 42

第3章 主控程序POLYMAN 53
3.1 POLYMAN用户界面 53
3.1.1 菜单栏 54
3.1.2 工具栏 54
3.1.3 树状区 55
3.1.4 信息区 55
3.1.5 注释区 55
3.1.6 Tab（标签）栏 56
3.2 创建新的工程项目、新的模拟和几何 56
3.2.1 创建新的项目 56
3.2.2 创建新的GAMBIT文件 56
3.2.3 创建新的模拟 57
3.3 打开已有项目 57
3.4 导入文件 57
3.4.1 导入GAMBIT文件 57
3.4.2 导入模拟文件 58
3.4.3 导入网格文件 58
3.4.4 导入材料参数文件 58
3.4.5 导入数据文件 58
3.4.6 导入结果文件 58
3.4.7 导入UDF文件 58
3.4.8 导入CSV文件 58
3.4.9 导入Ideas文件 58
3.4.10 导入Patran文件 59
3.5 导出文件 59
3.6 复制和删除文件 59
3.7 启动POLYFLOW软件的各模块 59
3.7.1 启动GAMBIT 60
3.7.2 启动POLYDATA 60
3.7.3 启动POLYFLOW 60
3.7.4 启动FLUENT/Post 60
3.7.5 启动FIELDVIEW 60
3.7.6 启动POLYFUSE 61
3.7.7 启动POLYSTAT 61
3.7.8 启动POLYMAT 61
3.7.9 启动POLYDIAG 61
3.8 设置模块选项 61
3.8.1 POLYDATA选项 61
3.8.2 POLYFLOW选项 62
3.8.3 FIELDVIEW选项 63
3.9 转换GAMBIT中性文件 63
3.10 查看列表文件 64
3.11 获得项目信息和模拟信息 64
3.11.1 获得项目信息 64
3.11.2 获得模拟信息 64
3.12 安排模拟项目 64
3.13 帮助 67
3.14 退出POLYMAN 67

第4章 前处理模块GAMBIT 68
4.1 GAMBIT的图形用户界面 69
4.1.1 绘图窗口 69
4.1.2 主菜单栏 69
4.1.3 Operation工具栏 70
4.1.4 窗口区域 72
4.1.5 Global Control工具条 72
4.1.6 Description窗口 72
4.1.7 Transcript窗口和Command文本框 73
4.2 生成几何结构 73
4.2.1 一般操作 74
4.2.2 创建顶点 79
4.2.3 创建边 82
4.2.4 创建面 88
4.2.5 创建体积 92
4.2.6 布尔操作 94
4.2.7 分割/融合操作 96
4.3 模型的网格划分 99
4.3.1 生成边界层 99
4.3.2 边网格划分 100
4.3.3 面网格划分 101
4.3.4 体网格划分 101
4.3.5 组网格划分 102
4.4 设定区域类型 103
4.4.1 设定边界类型 103
4.4.2 指定连续介质类型 104
4.5 实例一：基本几何结构的创建和网格化 104
4.5.1 问题描述 105
4.5.2 操作步骤 105
4.6 实例二：三管相贯模型的建立 110
4.6.1 问题描述 110
4.6.2 操作步骤 111

第5章 主程序模块POLYDATA 126
5.1 POLYDATA图形用户界面 126
5.1.1 主菜单栏 127
5.1.2 关键字栏 128
5.1.3 文本窗口 128
5.1.4 图形显示窗口 128
5.1.5 文本输出窗口 128
5.1.6 POLYDATA主菜单窗口 129
5.2 POLYDATA中的渐近问题 143
5.2.1 非线性和渐近 143
5.2.2 渐近法简介 144
5.2.3 POLYDATA中的渐近函数 145
5.2.4 使用渐近法 146
5.3 POLYDATA中的瞬态问题 150
5.3.1 瞬态理论 150
5.3.2 瞬态流动分析流程 152

第6章 图形后处理模块FLUENT/Post 156
6.1 FLUENT/Post用户界面 156
6.2 文件操作 157
6.2.1 读取文件 157
6.2.2 导入文件 158
6.2.3 保存文件 158
6.2.4 图像文件硬复制 158
6.3 系统定义 159
6.3.1 定义活动域 159
6.3.2 定义场函数 160
6.3.3 定义单位 161
6.4 创建表面 162
6.4.1 创建区域表面 162
6.4.2 创建点表面 163
6.4.3 创建线表面和靶表面 164
6.4.4 创建平面表面 165
6.4.5 创建二次表面 166
6.4.6 创建等值面 167
6.4.7 创建等值剪切表面 168
6.4.8 转换表面 168
6.4.9 管理表面 169
6.5 图形可视化 170
6.5.1 基本图形生成 170
6.5.2 自定义图形显示方式 178
6.5.3 XY曲线图和柱状图 184
6.6 数字计算报告 187
6.6.1 表面积分 187
6.6.2 柱状图报告 189

第7章 统计后处理模块POLYSTAT 191
7.1 聚合物加工过程中的混合原理 191
7.1.1 混合机理 191
7.1.2 混合的分类 191
7.2 POLYDATA 中的混合任务 192
7.2.1 输入网格文件创建混合任务 192
7.2.2 定义流体区域 193
7.2.3 定义边界条件 194
7.2.4 定义速度场 195
7.2.5 定义材料点生成 197
7.2.6 设置轨迹参数 198
7.2.7 设置运动学参数 199
7.2.8 选择生成结果 200
7.2.9 设置文件储存 201
7.2.10 定义运动部件 201
7.2.11 保存混合结果文件，退出POLYDATA 202
7.3 POLYSTAT中的混合任务 202
7.3.1 FILE菜单 202
7.3.2 PROPERTIES菜单 208
7.3.3 TRAJECTORIES菜单 211
7.3.4 SLICES菜单 214
7.3.5 STATISTICS菜单 216

第8章 POLYFLOW在塑料挤出成型中的应用 219
8.1 2.5D轴对称挤出 219
8.1.1 模型描述 219
8.1.2 主要操作步骤 220
8.2 3D挤出成型 235
8.2.1 模型描述 236
8.2.2 操作步骤 237
8.3 3D逆向挤出 247
8.3.1 模型描述 247
8.3.2 操作步骤 247
8.4 黏弹流体的挤出胀大流动 252
8.4.1 模型描述 252
8.4.2 操作步骤 252
8.5 黏弹性流体的流动分析 257
8.5.1 模型描述 257
8.5.2 操作步骤 257
8.6 共挤 262
8.6.1 模型描述 262
8.6.2 操作步骤 262

第9章 POLYFLOW在吹塑成型中的应用 269
9.1 2D等温吹塑成型的厚度分布分析 269
9.1.1 模型描述 269
9.1.2 操作步骤 270
9.2 3D吹塑成型 279
9.2.1 模型描述 279
9.2.2 操作步骤 280

第10章 POLYFLOW在聚合物共混过程中的应用 286
10.1 2D混合任务描述 286
10.1.1 模型描述 286
10.1.2 有限元任务模拟计算 286
10.1.3 混合任务模拟计算 295
10.2 聚合物熔体在双螺杆挤出机的三维数值模拟分析 305
10.2.1 模型描述 305
10.2.2 计算步骤 305
10.3 HAAKE混合器中聚合物共混物的分布混合和分散混合分析 310
10.3.1 模型描述 310
10.3.2 材料物性参数与边界条件 312
10.3.3 混合1s的模型计算 312
10.3.4 混合30s的模型计算 318
10.3.5 混合600s的模型计算 319
10.3.6 整合10.3.3～10.3.5的浓度场计算结果 319
参考文献 321