本文从单个颗粒的微观角度出发,理论分析了聚合物颗粒的熔融传热过程,并且建立相应的数理模型,得到颗粒熔融时间估算公式；利用FLUENT分析软件中的两相流模型对简单剪切流场中聚合物颗粒的熔融过程进行数值模拟,分析了造成颗粒发生“表面软化—侵蚀—剥离熔融”的主要原因；通过搭建相应的简单剪切流场可视化实验装置对模拟结果进行实验验证；最后利用自主搭建的双转子连续混炼机可视化实验平台进行高密度聚乙烯(HDPE)的动态可视化实验,直观深入地探讨聚合物粒料在双转子连续混炼机中的熔融机理。通过理论分析、数值模拟以及实验研究,本文主要得出以下几点结论：(1)单个聚合物颗粒在剪切流场中发生熔融,其固液界面上的剪切速率和剪切应力远远大于熔体内部,界面上高的剪切应力和剪切速率促使颗粒表面熔膜不断地剥落进入周围熔体当中,形成“表面软化—侵蚀—剥离熔融”方式,即剪切熔融机理,这种熔融方式具有很高的效率。(2)固体颗粒熔融速率主要受物性参数(如热导率、比热容、密度、熔点和熔融热)、周围熔体温度以及剪切速率等因素的影响,当物性参数一定时,熔体剪切速率对颗粒熔融起主导作用。(3)双转子连续混炼机混炼段中聚合物颗粒在熔融过程并没有像单螺杆挤出机那样形成固体床,而是分别形成为固相密集和固相稀疏的“海—岛”结构模型区,且聚合物颗粒在混炼段的运动轨迹主要以“O”形和“∞”形为主,这使物料能够反复地通过高剪切区,有利于聚合物颗粒的熔融。(4)螺棱顶部附近的聚合物颗粒熔融速率要比左右转子之间的快得多,这是因为颗粒在螺棱顶部受到强烈的剪切、挤压和拉伸作用,逐渐发生拉长变形,然后断裂成更小的颗粒,使其比表面积增大,促进颗粒的快速熔融。总之,通过双转子连续混炼机的动态可视化实验以及单个固体颗粒熔融过程研究的方法,分别从宏观和微观层面对聚合物加工熔融机理进行了深入探究,揭示了聚合物颗粒熔融的细微特征,定量描述了一种聚合物加工熔融机理—剪切熔融机理。