注塑机建模：基于CFD的形状优化

克劳斯·斯全卡（Klaus Straka）是一位技术高超的CAESES用户，他长期致力于聚合物注塑成型的研究领域。在全自动几何形状优化与CFD仿真方面，他创造了相当复杂和极具挑战性的CAESES全参数化模型。很高兴在这里与大家一起分享克劳斯的一些独到见解。

注塑机建模：几何建模、仿真和优化

——克劳斯?斯全卡   林茨约翰·开普勒大学

问：您好，克劳斯！可以先对您从事的研究领域做个简单介绍吗？

克劳斯：我们在林茨大学从事于聚合物成型过程自动化研究（IPIM），主要是聚合物加工和注塑成型领域的过程模拟以及优化，具体包含螺杆塑化装置中的聚合物流动模拟、注塑成型的过程模拟和热模拟等。

问：您是如何进入这个特殊的工程领域的呢？

克劳斯：在林茨大学机电一体化完成学业后，先是以注塑机控制系统工程师的身份在外面工作了几年。2009年母校成立了IPIM之后，我就回到了学校并开展螺杆塑化的聚合反应模拟研究。

问：您个人的专业领域是什么？

克劳斯：我的专业领域是对聚合物溶体流动进行流体计算分析及其测量系统。而测量系统对CFD模拟的结果准确性判断具有重要意义。

问：您当前是在研究什么项目？

克劳斯：还是在做螺杆塑化装置中光/热聚合物溶体流动均匀性方面的模拟，这方面依然还有许多工作要开展。

注塑机剪切机头CAESES参数化模型

问：这个项目最具挑战性的部分是哪里？

克劳斯：在过去，最具挑战性的部分是数值计算方法的扩展和高阶粒子跟踪方法在CFD软件中的应用。现在，则是在复杂几何形状的参数描述以及生成合适的数值网格方面有些费时。最后，几个软件工具之间的交互使设计也容易出现问题。

问：在你们的工程任务中都应用了哪些软件解决方案？

克劳斯：对于CFD求解部分，我们基于开源代码OpenFOAM扩展了正确的聚合物熔体流动模型。对于模拟和测量数据的后处理部分，我们通常使用MATLAB，因为它较为快捷且容易使用。螺杆的几何和流域的参数化描述部分，以前是通过PTC Creo，现在则采用了CAESES。

“通过使用CAESES，我们能够建立更加快捷且稳定的自动化设计和模拟流程。”

——克劳斯?斯全卡  林茨约翰?开普勒大学

问：在您未来工作中CAESES会提供什么样的支持呢？

克劳斯：在实际工作中将继续使用CAESES并减少错误，通过简化实现设计流程的高度自动化。首要的是，CASESE会对目标几何实现强大的参数化描述。接着，在模拟前会根据OpenFOAM的输入文件格式要求进行自适应（就跟字典一样）。当然我的MATLAB后处理脚本也是如此。一旦为一个基本的几何形状建立了一套正确的自动化流程，你就可以毫不费力地完成类似几何的设计研究。

问：您喜欢CAESES的哪个部分，或者说是哪方面使它如此独特？

克劳斯：我最喜欢的是CAESES与OpenFOAM和MATLAB之间能够顺利交互，并拥有建立自动化工作流程的能力。对于我来说工作流程就是：一个拥有不同几何参数的螺杆头，在OpenFOAM中进行模拟，在MATLAB中进行后处理以及在一个单一软件环境中进行结果分析。

问：方便透露您现在的工作安排吗？

克劳斯：目前，螺杆混合头的几何形状及性能优化设计研究还在稳步推进中。近期的计划是详细了解CAESES的优化能力。我相信该功能将会缩短提升塑化螺杆头混合性能所需的模拟时间。

问：克劳斯，非常感谢您分享这些有趣的见解，同时也感谢您允许我们发表这些令人印象深刻的几何图形！