微孔发泡材料由于其质量轻、隔热、隔音、抗冲击等特点,在航空航天、生物医疗、卫生环境等领域有着广泛的用用前景。随着其应用领域的不断扩展,研究人员对微发泡技术的研究也在不断深入。在微孔发泡过程中泡孔的成核与生长是微发泡过程中至关重要的环节。研究影响泡孔密度、泡孔尺寸的影响因素,对改善微发泡产品的结构与性能有着重要的意义。本文基于经典成核理论和细胞模型,建立了间歇微发泡气泡成核和泡孔长大的数学模型,并在matlab平台上采用四阶龙格-库塔法实现了间歇微发泡过程的数值模拟。建立了图形界面,并基于matlab与C语言混合编程技术对程序进行了封装,编译为独立执行的可执行程序,同时,封装为动态链接库,以备后续挤出微发泡过程模拟程序的调用。本文主要工作及结论如下:(1)间歇微发泡过程的数学模型建立。本文基于经典成核理论及泡孔生长的细胞模型假设,建立了气泡成核和泡孔长大的控制方程,包括Blander-Katz泡孔成核率方程、气体穿过泡孔边界的质量平衡方程、气体的对流扩散方程、气泡周围聚合物熔体及气体混合物的动量方程等控制方程。结合幂律粘度模型的本构关系,建立了气泡成核与泡孔生长的数学模型。基于泡孔成核与生长过程的分析,建立了影响泡孔成核与长大过程的耦合关系。(2)间歇微发泡过程模拟的数值实现。基于气泡成核与泡孔生长的耦合关系,采用龙格-库塔法对聚合物微发泡过程中泡孔成核与生长过程进行耦合计算,以实现聚合物微发泡过程中泡孔成核和气泡长大过程的数值模拟,开发微发泡过程的数值模拟程序,模拟可获得不同时刻泡孔的成核数目、泡孔的半径、泡内压力及微泡孔形态的演化过程。通过数值算例分析了不同泄压方式对泡孔成核以及生长过程的影响,结果表明,在线性泄压的方式下,泡孔开始成核的时间较晚,成核点后泄压速率较快,使得泡孔密度较大,从而抑制了泡孔生长,从而获得相比另外三种方式泡孔密度更大、泡孔尺寸更小的微孔发泡材料;在线性泄压的基础上,随着泄压速率提高,泡孔尺寸减小,泡孔密度增加。(3)图形界面的开发。为了方便使用者对程序的使用,本文利用matlab的用户图形界面(GUI)技术,建立了一套简易、方便的图形界面系统,系统设计以微发泡数值计算程序为核心,建立了工程文件创建、数据输入与保存、微发泡数值计算、以及结果的图形输出等功能。通过可视化的图形界面系统,为的用户提供更加便捷的操作方式。(4)模拟程序的封装。为了程序算法的保密及方便后续的挤出微发泡数值模拟软件的开发,本文基于matlab与C语言混合编程技术,利用matlab编译器(MCR)将matlab编写的数值计算主程序编译成为独立可执行exe执行文件及可在VC++平台下供C语言调用的动态链接库文件,既实现了对matlab程序的封装,又可供后续通过C语言开发的程序调用。