一种用于双面狭缝涂布接触式模头的模拟计算方法技术

本发明专利技术属于卷对卷制造过程中的涂布相关领域，并公开了一种双面狭缝涂布接触式模头的模拟计算方法，该方法包括以下步骤：(1)建立双面狭缝涂布接触式模头模唇部分与基材所形成计算域的几何模型；(2)流场网格划分；(3)建立浆料流场的VOF两相流模型和基材变形模型；(4)给定边界条件和初始条件进行初始化，进行初始流场计算；(5)将步骤四中的定常流场数值计算结果(主要为基材表面的压力分布)作为初始条件进行流固耦合数值计算。本发明专利技术以VOF和流固耦合模拟方法作为基础，通过计算模拟来指导双面狭缝涂布接触式模头的设计，可有效降低模头制造成本并提高涂布均匀性。本方法充分考虑了双面涂布过程中第二面涂布时，由于缺少背辊支撑导致的基材变形对涂布液珠成形过程和涂布均匀性的影响，通过对FLUENT进行二次开发，嵌入基材变形的用户自定义程序，提高了数值预测精度与可靠性。

A Simulated Method for Calculating Contact Die for Double-sided Slit Coating

The invention belongs to the coating related field in the process of coil-to-coil manufacturing, and discloses a simulation calculation method of contact die for double-sided slit coating. The method includes the following steps: (1) establishing the geometric model of the calculation area formed by the lip part and the base material of the contact die for double-sided slit coating; (2) meshing the flow field; (3) establishing the VOF two-phase flow model of slurry flow field and the deformation of the base material. (4) Initialize the initial flow field with given boundary conditions and initial conditions; (5) Take the numerical results of the steady flow field in step 4 (mainly the pressure distribution on the surface of the substrate) as the initial conditions for the fluid-solid coupling numerical calculation. Based on the VOF and fluid-solid coupling simulation method, the design of contact die for double-sided slit coating is guided by calculation simulation, which can effectively reduce the manufacturing cost of die and improve the uniformity of coating. This method takes full account of the influence of substrate deformation on the forming process and uniformity of coating droplets due to lack of backroll support during the second coating process. Through the secondary development of FLUENT, the user-defined program of substrate deformation is embedded, which improves the accuracy and reliability of numerical prediction.

【技术实现步骤摘要】
一种用于双面狭缝涂布接触式模头的模拟计算方法
本专利技术涉及计算机数值模拟及卷对卷制造过程中的涂布领域，更具体的，涉及一种用于双面狭缝涂布接触式模头的模拟计算方法。
技术介绍
涂布是将前工序制作好的浆料均匀的涂覆在基材上，再经烘箱干燥，最后回收成卷的制造过程，是卷对卷制造过程中必不可少的步骤，也是直接影响产品容量、一致性的关键工序。目前主流涂布技术主要采用单面狭缝涂布，即先涂布基材第一面，干燥收卷后再放卷，对基材第二面涂布后干燥收卷。采用这种涂布方式主要有两个问题，一是涂布第一面上的浆料将经历两次干燥过程，容易导致两面浆料性质及表面形貌产生差异，从而极片均匀性较差；二是重复收卷放卷导致设备效率较低，能源消耗加大，产能无法提升。由于以上单面涂布的固有缺陷，越来越多企业开始研发双面狭缝涂布，但目前双面狭缝涂布存在一个关键难点，涂布第二面时由于第一面浆料尚未干燥，因此无法使用背辊支撑基材，在干燥热风的作用下，基材容易产生波动，从而导致漏箔、气孔、涂布不均匀等各种涂布缺陷，在这种情况下，需要靠狭缝涂布模头自身对基材提供支撑，在涂布液珠成形的小范围流动域中消除基材波动，这种涂布模头称之为接触式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于双面狭缝涂布接触式模头的模拟计算方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、建立双面狭缝涂布接触式模头模唇部分与基材所形成流场计算域的几何模型。步骤二、流场计算域网格划分；对步骤一建立的流场几何模型进行网格划分，在基材壁面及模唇边界等相对运动较大处增加网格密度，以便提高计算精度并更好捕捉基材表面压力。步骤三、建立流场中浆料流动的VOF两相流模型和基材变形模型。步骤3.1、VOF两相流模型包括体积分数方程、连续方程和动量方程，分别为：

【技术特征摘要】
1.一种用于双面狭缝涂布接触式模头的模拟计算方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、建立双面狭缝涂布接触式模头模唇部分与基材所形成流场计算域的几何模型。步骤二、流场计算域网格划分；对步骤一建立的流场几何模型进行网格划分，在基材壁面及模唇边界等相对运动较大处增加网格密度，以便提高计算精度并更好捕捉基材表面压力。步骤三、建立流场中浆料流动的VOF两相流模型和基材变形模型。步骤3.1、VOF两相流模型包括体积分数方程、连续方程和动量方程，分别为：上式中αair、ρ和的计算公式如下所示：αair＝1-αslurry(4)ρ＝αslurryρslurry+αairρair(5)式中αslurry表示浆料相的体积分数，αair表示空气相的体积分数，表示流体速度张量，表示动网格速度张量，ρ表示密度，ρslurry表示浆料密度，ρair表示空气密度，P表示压强。步骤3.2、基材变形控制方程为：基材变形的边界条件和初始条件为：式中m为基材单位面积的质量，y和Vw表示基材的垂直位移与基材的轴向运动速度，F表示基材中的张力；步骤四、给定流场边界条件进行初始化，进行流场的初始计算，其中流场入口给定速度边界条件，出口给定平均静压条件，模唇表面给定无滑移光滑壁面边...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志明，周华民，张云，王云明，周军，
申请(专利权)人：深圳市信宇人科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44