The effect of geometrical parameters on the flow field of an opposed jet rim mix head: Equal flow and matched fluids

Abstract The effect of geometrical parameters on the flow field present in the mix head used in reaction injection molding (RIM) are presented for Re d ( Re d = 4 Q/πdv , nozzle diameter d , fluid kinematic viscosity v and the volumetric flow rate Q through the nozzle) representative of commercial practice. Quantitative velocity measurements of the flow field in a mix head have not been reported in the literature despite the extensive use of the mix head for reaction injection molding. Flow visualization and velocity measurements using a laser Doppler anemometer have been obtained for different values of geometrical parameters such as mix chamber diameter ( D ), distance from the nozzle inlet to the closed end of the chamber ( H ), and nozzle needle position ( N ). The ratio of the mix chamber to nozzle diameter ( d ) ( D* = D/d ) was a significant parameter affecting the flow field. The distance from the impingement point to the closed end of the chamber was found to have little effect on the observed flow field beyond the impingement area. A nozzle needle position that partially constricted the nozzle opening was found to decrease the axial distance to unidirectional flow within the mix chamber. On présente l'effet des paramètres géométriques sur le champ d'écoulement dans la těte de mélange utilisée en moulage par injection réactif (RIM) pour un Re d ( Re d = 4 Q/πdv , diamètre de la tuyère d , viscosité cinématique du fluide v et débit volumétrique Q dans l'orifice) qui soit représentatif de la pratique commerciale. Aucune mesure de vitesse quantitative du champ d'écoulement dans une těte de mélange n'a été publiée dans la littérature scientifique malgré l'utilisation massive des tětes de mélange en moulage par injection réactif. Des mesures de vitesse et des visualisations de l'écoulement ont été effectuées à l'aide d'un anémomètre laser Doppler pour différentes valeurs des paramètres géométriques, telles que le diamètre de la chambre de mélange ( D ), la distance entre l'entrée de l'orifice et l'extrémité fermée de la chambre ( H ) et la position de l'aiguille dans l'orfice ( N ). Le rapport entre la diamètre de la chambre de mélange et de la tuyère ( D ) (D* = D/d ) est un paramètre significatif influant sur la champ d'écoulement. On a trouvé que la distance entre le point d'impact et l'extrémité fermée de la chambre avait peu d'effet sur le champ d'écoulement observé au‐delà de la zone de contact. Il est apparu qu'une certaine position de l'aiguille dans l'orifice qui gěnait partiellement l'ouverture de l'orifice diminuait la distance axiale vers l'écoulement unidirectionnel à l'intérieur de la chambre de mélange.