本次的计算忽略了泡沫的合并现象并引入下列假设:
1.系统保温良好,故忽略温度变化的影响;
2.泡沫群内气泡的形状为Kelvin(十四面体)型;
3.不考虑熔体内气体的扩散引起的泡沫行为的变化;
4.由于吹气法工艺过程的连续性,故可用稳态数学模型来描述这一过程。
在闭孔多面体泡沫中,Plateau边界间由液膜和节点相连接。在二维情况下,泡沫群中Plateau边界的横截面面积A(x,y)、单位体积内的Plateau边界长度与体积比λ(x,y)是坐标x和y的函数,φ1=λA,φ1为液体体积分数,即含液率。在Kelvin(十四面体)型泡沫体内:
λ=5√3/(1.618×π×R2)
上式中,R气泡的等效半径。
现对任意的一条Plateau边界内的液体流动进行分析,由质量守恒定律:
а(φ1u1)/аx а(φ1v1)/аy=0(式1)
上式中u1、v1分别是液体水平方向x和垂直方向y上的速度。Plateau边界的横截面面积采用下列公式计算:
A =(√3-π/2)×r2
上式令C=√(√3-π/2),则A =C2r2
对泡沫析液现象的研究一般仅考虑重力和毛细管力作用下的析液过程。然而,对流动泡沫,就不得不考虑气体运动对析液的影响。二维稳态的情况下,对于任意一条Plateau边界,忽略惯性力,由力平衡原理:
Fx,毛细管力 Fx,气体阻力 =0
Fx,毛细管力 Fy,重力 Fy,气体阻力 =U
其中,Fx,毛细管力=-Cγ/2A-1.5аA/аx,Fy,毛细管力 =-Cγ/2A-1.5аA/аy
上式中γ为熔体的表面张力。气体阻力则由以下公式计算:
Fx,气体阻力 =-150×μ×(u1-ug)/A,Fy,气体阻力 =-150×μ×(v1-vg)/A
上式中,μ表示熔体的黏度,ug和vg表示气体速度的水平分量和垂直分量,从而得到式1可转化为: