注意本算例是Fluent 2021R2的Beta功能。

這個問題涉及非牛頓流體通過三維模具的流動。考慮到問題的對稱性，采用四分之一模型進行計算，模型中定義了兩個對稱面。熔體以 Q = 10 cm3 /s的體積流量進入模具，在出口處獲得擠出物。在計算域的末尾，假設擠出物完全變形并且不會進一步變形。假設子域 2 足夠長以求解擠出物的所有變形。

在計算域上求解不可壓縮性和動量方程。問題的域分為兩個子域，因此網格重劃分算法只應用于將變形的網格部分。子域 1 代表限制流體的模具。子域 2 對應于與空氣接觸并可以自由變形的擠出物。計算的主要目的是找到自由表面（擠出物的表皮）的位置。

• 啟動界面中激活選項Show Beta Workspaces ，選中列表項Materials Processing(Beta) ，點擊按鈕Start 啟動軟件

• 啟動后的工作界面如下圖所示

• 點擊右側面板中Read下方的Polyflow Mesh…按鈕，在文件打開對話框中選擇網格文件ext3d.msh

• 在彈出的對話框中選擇Mesh Length Unit 為cm

• 如下圖所示設置

1. 選擇Type 為Extrusion

2. 選擇Goal為Predict extrudate Shape

3. 點擊按鈕Create 創建仿真流程

• 創建的流程如下圖所示

• 選中模型樹節點General ，在右側面板確認計算信息，如下圖所示

• 點擊模型樹節點Materials → fluid ，右側面板進行如下設置

1. 指定參數View Properties 為Viscosity law

2. 指定Shear Rate Dependence為Cross

3. 指定Zero Shear Viscosity為85000

4. 指定Time Constant為0.2 s

5. 指定Cross Law Index為0.3

Cross模型常用于許多聚合物材料特性模擬，其材料特性表現為剪切稀化（粘度隨著剪切速率增加而降低）。該模型表達式為：

其中，為參數Zero Shear Viscosity，為Time Constant，為Cross Law Index，為剪切率。

• 選中模型樹節點Cell Zones → fluid-zone ，如下圖所示設置右側面板

• 指定Zones為subdomain1 與 subdomain2

• 指定Fluid Material為fluid

• 其它參數保持默認設置

• 如下圖所示設置邊界inlet

1. 指定Boundary Zone為boundary1

2. 指定Flow Specification為Volume flow

3. 指定Volume Flow Rate為1e-5

4. 其它參數保持默認設置

• 如下圖所示設置邊界extrudate-exit

1. 指定Boundary Zone為boundary6

2. 其它參數保持默認設置

• 選擇模型樹節點Fluid Boundary Conditions，點擊右側面板中的按鈕New…

• 在彈出的面板中進行如下設置

• 指定Name為symmetry

• 指定Type為Symmetry

• 指定Boundary Zone為boundary3-subdomain1、boundary3-subdomain2、boundary4-subdomain1及boundary4-subdomain2

• 如下圖所示設置邊界free-surface

1. 指定Boundary Zone為 boundary5

2. 指定Fixed Part為 boundary2

3. 其它參數保持默認設置

• 如下圖所示設置邊界wall

1. 指定Boundary Zone為boundary2

2. 其它參數保持默認設置

• 選中模型樹節點Mesh Deformations → extrudate，如下圖所示設置網格變形

1. 設置Zones為subdomain2

2. 設置Extrudate Deformation Method為Optimesh-3D

3. 指定Inlet Section為interface-subdomain2-subdomain1

4. 指定Outlet Section為boundary6

網格重構技術的目的是根據自由表面運動引起的邊界節點位移來重新定位內部節點。對于預計擠出物會發生大變形的 3D 擠出問題，建議使用 opttimesh 網格重構技術。opttimesh 重新網格化技術要求擠壓方向平行于 x、 y或z軸，并且網格重構區域被切割成的所有切片都必須垂直于擠壓軸。

將要重新劃分網格的域沿與擠壓方向垂直的方向切割成一系列二維切片（平面），每個平面獨立進行重新劃分網格。對于這個過程，Polyflow 需要選擇初始平面和最終平面。在本算例中，初始平面是子域 2 與子域 1 的交面，最終平面是子域 2 與流出口（邊界 6）的交面。

• 選中模型樹節點Run Calculation

• 可以點擊右側面板中的Check 按鈕檢查參數設置是否有問題

• 點擊按鈕Calculate進行計算

• 速度分布如下圖所示

• 切片觀察內部速度分布，如下圖所示