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熔喷模头喷嘴孔流场速度和温度分布的模拟

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文摘

英文文摘

第一章 绪论

第一节 熔喷非织造技术发展概况

第二节 熔喷设备发展概况

第三节 熔喷模头喷嘴孔流场国内外研究现状

第四节 本课题的意义和研究内容

第二章 熔喷模头喷嘴孔流场模型的建立

第一节 改进后的熔喷模头喷嘴孔流场模型

第二节 湍流模型的种类及选择

第三节 湍流模型的控制方程

第三章 数值模拟的求解方法

第一节 控制方程的离散

第二节 算法的选择

第三节 数值模拟软件的选用

第四章 流场速度分布和温度分布的数值模拟

第一节 流场区域的确定及网格的划分

第二节 模拟实验方案拟定

第三节 数值模拟的结果及分析

第四节 数值模拟正确性验证

第五节 熔喷模头参数优化设计

第五章 纤维在流场中的模拟

第一节 纤维的结构模型及运动方程

第二节 基本假设和计算条件

第三节 计算过程

第四节 纤维运动的模拟结果

第六章 结论与展望

第一节 结论

第二节 展望

参考文献

攻读学位期间的研究成果目录

致谢

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摘要

在熔喷设备中,广泛使用着双缝形喷嘴。生产过程中两股高速、高温的热空气从喷丝孔两侧的两个气缝中喷出并汇合,对喷丝孔中挤出的聚合物熔体进行拉伸细化。若知道了流场中气流温度、速度的变化规律,就可以进行纤维拉伸细化过程的模拟、纤维性质的预测,以了解纤维的拉伸机理,从而指导熔喷工艺的优化设计,进而提高产品质量和节约成本。
   本论文首先根据现有的熔喷双槽形喷嘴结构对陈廷等人在2005年建立的熔喷双槽形喷嘴的喷射流场理论模型进行了改进,建立起了一个新的熔喷模头喷嘴流场模型。
   然后,本论文选择雷诺应力模型作为湍流模型,确定了雷诺应力模型的控制方程,对雷诺应力模型的控制方程进行了离散化,得到了控制方程的差分方程,并选择Simple算法来求解这些差分方程。
   接着,本论文确定了计算区域并对其划分网格,选择雷诺应力模型对流场进行了数值模拟,求得了沿喷丝孔轴线方向流场的速度和温度分布,并得到了3点结论:气流流道与喷丝孔轴线的夹角越小,x方向的气流速度越大,气流温度越高;风道口宽度越大,x方向的气流速度越大,气流温度越高;模头喷嘴孔宽度越小,x方向的气流速度越大,气流温度越高。
   最后,本论文选用“球-弹簧”纤维模型,通过数值模拟求得流场的速度矢量图,并得到3点规律:纤维在运动过程中其倾斜角度逐渐增大,纤维的外端逐渐远离纺丝线,即纤维有向外扩散的趋势;随着初始气流速度的增加,纤维垂直离开纺丝线的距离增加;离模头越近,纤维的倾角越小。

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