Modélisation numérique du niveau de remplissage et du temps de résidence dans l'extrusion à vis unique alimentée par starvation : une étude de réduction de dimension d'un modèle CFD 3D à un modèle de convection-diffusion 2D

Cette recherche se penche sur les prédictions numériques de la distribution du niveau de remplissage et du temps de résidence (RTD) dans les systèmes d'extrusion à vis unique alimentés par starvation. Le feeding par starvation, principalement utilisé dans l'extrusion céramique, introduit des défis que cette étude cherche à résoudre. Basé sur un système industriel physique, un modèle complet de dynamique des fluides computationnelle (CFD) 3D a été développé en utilisant une représentation de média poreux du moule complexe à plaques multichambres. Les validations effectuées à l'aide de données réelles de capteurs, tenant compte de l'usure partielle des volants de vis d'archimède, montrent une différence d'environ 11 % sans tenir compte de l'usure de vis et environ 6 % en la considérant. Un modèle de convection-diffusion 2D a été introduit comme un modèle de dimension réduite (ROM) dans l'intention de combler l'écart entre les simulations CFD complètes et les applications en temps réel. Au centre de la capacité prédictive de ce modèle se trouvaient à la fois le transfert du champ de vitesse du modèle CFD et la calibration du coefficient de diffusion du ROM de sorte qu'un accord précis des courbes de distribution du temps de résidence (RTD) puisse être obtenu. Certaines divergences entre le CFD et le ROM ont été observées, attribuées à la perte d'informations physiques du système lors de la transition d'un modèle CFD de haute fidélité à un ROM semi-mécaniste et aux complexités inhérentes au flux affamé dans la zone de compression de l'extrudeuse. Cette recherche offre une méthodologie complète et des aperçus sur la modélisation d'ordre réduit des systèmes d'extrusion alimentés par starvation, présentant des opportunités pour l'optimisation en temps réel et une meilleure compréhension du processus.