Untersuchung und Weiterentwicklung von Berechnungsverfahren für Strömungen in Wendelverteilern

Wendelverteiler werden seit vielen Jahren in verschiedenen Extrusionsprozessen eingesetzt, um einen Polymerschmelzestrom zu einem Schlauch oder Rohr zu formen. Die Strömungsvorgänge in einem Wendelverteiler sind sehr komplex, so dass sich numerische Berechnungsverfahren und entsprechende Computerprogramme für die praxisgerechte Auslegung solcher Verteiler etabliert haben. Dabei ist wegen zahlreicher vereinfachender Annahmen bei den häufig verwendeten so genannten Kontrollvolumenmethoden (KVM) nicht immer klar, inwieweit die Berechnungsergebnisse mit der Realität korrelieren. Die in dieser Beziehung überlegene Finite-Elemente-Methode (FEM) hat dagegen den Nachteil, dass sie mit vergleichsweise großem Aufwand in der Modellierung und Auswertung verbunden ist. In der vorliegenden Arbeit wird systematisch untersucht, für welche Parameterbereiche die vorhandenen KVM realitätsnahe Ergebnisse liefern, bzw. für welche Bereiche sie Schwächen zeigen. Aufbauend auf dieser Analyse werden Weiterentwicklungen vorgeschlagen, implementiert und untersucht. Für die FEM wird eine Methode entwickelt, mit der die Modellierung und die Auswertung automatisiert werden können. Die Ergebnisse von FEM-Berechnungen werden abschließend mit entsprechenden KVM-Berechnungen und experimentellen Untersuchungen verglichen.