Spiral Simulator(Ver.8.0.0)
改良成果資料（発表用ダイジェスト版）

2018/11/15
株式会社HASL
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溶融樹脂の定常非等温非ニュートン純粘性
多層流動に関する2.5D FEM 定式化

2.5D FEM formulation
for steady non-isothermal non-Newtonian viscous
multi-layer flow of polymer melt
特許出願中
出願日 2018/10
出願人 株式会社HASL 谷藤眞一郎

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開発目的
多層スパイラルマンドレルダイの2.5D FEM全域解析（従来，多層流動解析には3D FEMあるいは2D FEMのみ限定利用）

3D visualization model

2.5D FEM modelMultilayer spiral mandrel dieCopyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved2

多層流動2.5D FEM 離散化方程式＊）＊）詳しくはFlat Simulator 改良成果資料(2018)参照

圧力方程式

lSpl  Ql  Fl  0 for l  1 ~ n

11hl

10l
vis

S      ,i ,i J  d d ,   lll1 1Ql    qil nil d ,e
11Fl     ,i f i l J  d  d1 1fi l  Ail  l  hl Bil 1 for l  1 ~ n  1,fi n  Ain  nCopyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reservedhlh0lvisdh,   l3

層毎に圧力方程式を解析＝層毎の流入出収支を保証

hlh20lvisdh,   ldh

新規実装New 2.5D mesh generation form の機能

1) 構成要素 mesh 情報のAppend import2) 構成要素Mesh 情報のLine or Splinecurve による結線領域の作成
3) 結線領域内の2.5D mesh 生成（回転押出生成）5) 任意メッシュの選択/回転/併進移動
6) ランナー要素の生成
7) 要素構成番号の設定
8) 2.5D meshの3D visualization 変換 4
Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights ReservedNew 2.5D mesh generation form の運用手順① メッシュ情報のAppend import② 層情報の設定③ 合流流路形状の定義④ 合流流路メッシュ情報の作成

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved（ライン上節点の回転押出生成）

5⑤ 節点のマージ（新規追加2.5D FEMモデルの結合）⑥ 視覚確認用3Dモデルの生成

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved6テスト解析結果（三種三層）
Die 1(Layer 1)：30 kg/h, 1000 Pa・s
Die 2(Layer 2)：30 kg/h, 3000 Pa・s
Die 3(Layer 3): 30 kg/h, 2000 Pa・s

Die 1： (300mm)

Die 2： (400mm)

同心円状に積層

Die 3： (500mm)
三種三層多層流動2.5DFEM解析モデル
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7Append import で合成（一体化）させる
解析モデルは長さ方向＝周方向の分割数を共通に設定する。

多層流動解析条件設定フォーム

チェネルタブメニュー

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved8圧力分布コンター図（全体図）
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9Die 1(Layer 1)：
30 kg/h, 1000 Pa・s

Die 2(Layer 2)：
30 kg/h, 3000 Pa・s

圧力分布コンター図（層毎個別表示図）
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10Die 3(Layer 3):
30 kg/h, 2000 Pa・sz = 0.0

Pressure (MPa)z = -800.0

Layer 1,2,3合流点

Layer 1,2 合流点
MD(Machine Direction) position (mm)MD方向圧力分布グラフ図
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11Thickness (mm)Thickness (mm)Layer 2

Layer 1,2 合流直後

Layer 1

Velocity (mm/s)

Layer 3Layer 1

Velocity (mm/s)

Layer 3Layer 2

Layer 1

Velocity (mm/s)

Layer 2

Layer 1,2,3 合流直後

ダイ流出位置Thickness (mm)

ダイ流出口位置及び層合流点近傍の流速分布グラフ図
・Layer 1,2,3 合流直後、Layer 2の圧力勾配は反転し、牽引流支配の様相を呈する。
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12Die 1(Layer 1)：
30 kg/h, 1000 Pa・s

Die 2(Layer 2)：
30 kg/h, 3000 Pa・s

Die 3(Layer 3):
30 kg/h, 2000 Pa・s

層厚分布コンター図（層毎個別表示図）
Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved13z = -800.0 z = -500.0

Layer 1,2 合流点

Layer thickness (mm)Layer 1,2,3合流点

・Layer 1,2,3 合流後、各層の肉厚は下流側に向けて変動し、未発達状態にある。

MD(Machine Direction) position (mm)MD方向層肉厚分布グラフ図
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Layer 1 thickness (mm)・Layer 2は粘度が高いが中間層に位置し、平均流速が速いため肉厚が薄い。
・表層に位置するLayer 1,3は粘度が高い
Layer 3の方が肉厚が厚い。
・各層の肉厚分布にはポート数（4)を反映した周期振動性が観られる（位相が異なる）。
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Layer 2 thickness (mm)

ダイ流出口位置でのCD方向層厚分布グラフ図

Layer 3 thickness (mm)Layer thickness (mm)CD (Circumferential Direction) position (°)

CD (Circumferential Direction) position (°)

CD (Circumferential Direction) position (°)

CD (Circumferential Direction) position (°)

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