打印喷头内油墨流动的数值模拟

摘要：打印喷头是打印机最重要的组件之一，在当今，我们对打印机的优化中，打印喷头的优化时重中之重，如何提高打印喷头的使用性、稳定性和可操作性是现在主要研究的课题。本次实验是利用计算机数值模拟软件（FLUENT），对打印喷头内的油墨流动进行数值模拟。本文针对喷头内油墨流动，运用FLUENT对其数值模拟，得到压强和速度的时空分布，分析不同因素对对油墨流动的影响，研究印刷油墨在打印喷头内的流动规律，为优化打印喷头设计提供参考。本文主要内容如下：

（l）利用FLUENT的前处理软件GAMBIT强大的建模能力和网格划分能力，建立三维空间的打印喷头模型并划分网格；

（2）利用文献中的油墨实验数据，用FLUENT进行模拟，得出喷头内的压强分布和速度分布，对优化喷头提供数据支持。

关键词：受限空间；数值模拟；压强分布

目  录

摘要 I

Abstract II

目  录 III

1  绪论 1

1.1 选题的背景与意义 1

1.2 油墨的分类 1

1.3 印刷油墨的主要性能 2

1.3.1 流动性能 2

1.3.2 光学性能 3

1.3.3 耐抗性能 4

1.4 喷墨油墨 4

1.4.1 喷墨油墨的成分 4

1.4.2 喷墨油墨的分类 4

1.4.3 喷墨油墨的印刷适性 5

1.4.4 喷墨油墨流变性能对其印刷适性的影响 5

1.5 FLUENT简介 6

1.6 研究的基本内容与拟解决的主要问题 7

2  研究对象及建模 8

2.1 油墨的物理参数 8

2.2 研究对象 9

2.3 FLUENT 的功能 9

2.4 FLUENT 数值模拟 11

2.4.1 GAMBIT建模及网格划分 12

2.4.2 求解器的选择 14

2.4.3 边界条件 14

3  打印喷头内油墨流动的数学模型与数值方法 16

3.1 数学模型 16

3.1.1 基本假设 16

3.1.2 基本控制方程 17

3.2 数值方法 18

3.2.1 控制方程组的通用形式 18

3.2.2 控制方程组的离散化 18

3.2.3 空间域的离散格式 21

3.2.4 SIMPLE算法简介 23

3.2.5 近壁面处的处理 25

4  打印喷头内油墨流动的数值模拟 28

4.1 数值模拟 28

4.1.1 物理建模 28

4.1.2 边界设立 29

4.1.3 网格划分 30

4.1.4 求解计算模型 31

4.2 数值模拟结果分析 31

4.2.1 压强比较 31

4.2.2 速度比较 33

4.2.3 结果分析 37

5 结论 38

致谢 39

参考文献 40