氣流離心紡絲氣體流場初探.pdf

1、離心紡絲是一種新型亞微米纖維制備技術(shù)。離心紡絲是利用高速旋轉(zhuǎn)的噴絲頭所產(chǎn)生的離心力將聚合物熔體或溶液由噴絲孔甩出并拉伸成亞微米纖維,因此,氣體流場的速度分布將對氣流離心紡絲纖維的直徑有著重要的影響,而噴嘴的改進勢必會影響氣體流場的分布。本論文在離心紡絲的噴絲孔外周加裝環(huán)形氣體噴嘴,即在離心力基礎(chǔ)上增加一個氣流力,離心力和氣流力共同對聚合物進行牽引拉伸,從而進一步減小纖維直徑。本論文對旋轉(zhuǎn)噴絲頭上氣流噴嘴所形成的氣體流場進行了理論建模和數(shù)

2、值模擬,為聚合物拉伸模型的建立和求解奠定了基礎(chǔ)。本論文的研究內(nèi)容主要分為以下四個部分:
　　第一部分分別對旋轉(zhuǎn)噴絲頭上圓形噴嘴和環(huán)形噴嘴的氣體流場進行了數(shù)學(xué)建模、網(wǎng)格劃分和邊界設(shè)置,氣體流場數(shù)學(xué)模型由連續(xù)方程、動量方程、湍流方程和邊界條件組成。
　　第二部分應(yīng)用 Fluent軟件分別對圓形噴嘴氣體流場和環(huán)形噴嘴氣體流場進行數(shù)值模擬,分別得到了圓形噴嘴氣體流場和環(huán)形噴嘴氣體流場的速度和壓力分布情況,并對氣體流場模擬結(jié)果進行了分

3、析。
　　第三部分應(yīng)用IFA300型熱線風(fēng)速儀對圓形噴嘴氣體流場的速度分布進行了實驗測量,并與模擬結(jié)果進行了比較。研究表明,模擬結(jié)果與實測結(jié)果吻合較好,從而證明了所建圓形噴嘴氣體流場數(shù)學(xué)模型的正確性。
　　第四部分利用所建圓形噴嘴氣體流場數(shù)學(xué)模型進行計算機模擬,利用熱線風(fēng)速儀進行實驗測量,研究了噴絲頭旋轉(zhuǎn)速度對氣體流場速度分布的影響。研究發(fā)現(xiàn),在距離噴嘴50 mm左右的范圍內(nèi),不同旋轉(zhuǎn)速度的氣體流場速度分布曲線幾乎完全重合,