Modeling of polymer melt flows at high strain rates
| Téma: | Modelování toků polymerních tavenin při vysokých rychlostech deformace |
| Topic: | Modeling of polymer melt flows at high strain rates |
| Školitel/Tutor: | prof. Ing. Martin Zatloukal, Ph.D., DSc. |
| Konzultant/Consultant: | |
| E-mail: | mzatloukal@utb.cz |
| Anotace: | |
| Současné chápání vlivu tahové reologie na stabilitu toku polymerních tavenin při vysokých rychlostech deformace je značně omezené, a to pro absenci relevantního modelu, který by umožňoval odhalit komplikovaný vztah mezi tokovým chováním polymerních tavenin, jejich molekulární strukturou, designem vytlačovacích hlav, procesními podmínkami a stabilitou toku. To významně omezuje optimalizaci materiálů a procesů např. při výrobě polymerních membrán pro skladování energie [1] či mikro/nanovláken pro pokročilé filtry [2]. Hlavním cílem práce je vývoj a validace modelů pro realistický popis toku polymerních tavenin ve vytlačovacích hlavách a při jejich následném dloužení, které budou zahrnovat jak jednoosou, tak planární tahovou viskozitu. Specifický důraz bude kladen na porozumnění vlivu takticity, molární hmotnosti, distribuce molárních hmotností a větvení polymerních tavenin na stabilitu toku při velmi vysokých rychlostech deformace, a to s využitím nových typů konstitučních rovnic [3]. | |
Annotation: |
|
| The current understanding of the influence of extensional rheology on the flow stability of polymer melts at high strain rates is very limited, due to the absence of a relevant model that would reveal the complicated relationship between the flow behavior of polymer melts, their molecular structure, the design of extrusion dies, process conditions and flow stability. This significantly limits the optimization of materials and processes, e.g. in the production of polymer membranes for energy storage [1] or micro/nanofibers for advanced filters [2]. The main goal of the work is the development and validation of models for a realistic description of the flow of polymer melts in extrusion dies and during their subsequent extension, which will include both uniaxial and planar extensional viscosity. Specific attention will be paid to understanding the influence of tacticity, molar mass, molar mass distribution and branching of polymer melts on flow stability at very high strain rates, using new types of constitutive equations [3]. | |
|
Požadavky na studenta: |
|
| Absolvent přírodovědného nebo technicky zaměřeného oboru se zájmem o další vzdělávání v oblasti aplikované reologie, fyziky polymerů, makromolekulární chemie, zpracovatelství polymerů, mechaniny, matematiky, výpočetní techniky a informatiky. | |
| Requirements: | |
| Graduate of a scientific or technically oriented field with an interest in further education in the area of applied rheology, polymer physics, macromolecular chemistry, polymer processing, mechanics, mathematics, computational techniques and informatics. | |
| Literatura/Literature: | |
| 1) Barborik, T., Zatloukal, M.: Importance of heat transfer in membrane extrusion process involving flow-induced crystallization (2023) International Journal of Heat and Mass Transfer, 214, art. no. 124444.
2) Drabek, J., Zatloukal, M.: Influence of molecular weight, temperature, extensional rheology on melt blowing process stability for linear isotactic polypropylene (2020) Physics of Fluids, 32 (8), art. no. 083110. 3) Zatloukal, M., Drabek, J.: Generalized Newtonian fluid constitutive equation for polymer liquids considering chain stretch and monomeric friction reduction for very fast flows modeling (2021) Physics of Fluids, 33 (8), art. no. 083106. |
|