靜電紡絲設(shè)備小環(huán)境空氣流場(chǎng)仿真與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、靜電紡絲是一種制造納米纖維的先進(jìn)制造技術(shù)。近年來，隨著納米技術(shù)的興起，利用靜電紡絲獲取納米纖維技術(shù)受到越來越廣泛的關(guān)注。然而，靜電紡絲技術(shù)較低的生產(chǎn)效率和不穩(wěn)定的質(zhì)量限制了其工業(yè)化生產(chǎn)。
　　為了滿足靜電紡絲實(shí)際產(chǎn)業(yè)中發(fā)展的需求，本文以靜電紡絲設(shè)備為研究對(duì)象，針對(duì)目前靜電紡絲設(shè)備小環(huán)境空氣流場(chǎng)中流場(chǎng)紊亂問題，采用合理的氣流組織方案，選擇合適的送回風(fēng)裝置構(gòu)建小環(huán)境結(jié)構(gòu)方案。本文采用理論分析、仿真模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的研究方法，提出水

2、平單向?qū)恿鞯男…h(huán)境氣流組織方案。以下為本文的主要工作：
　　首先，為了實(shí)現(xiàn)靜電紡絲工藝要求，本文對(duì)紡絲工藝進(jìn)行整體的系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，各個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)，模塊的劃分，以及相互的位置關(guān)系。第一步設(shè)計(jì)分配各個(gè)模塊的功能實(shí)現(xiàn)和相互位置關(guān)系，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)方案與控制軟件方案。第二步對(duì)靜電紡絲設(shè)備進(jìn)行熱力學(xué)計(jì)算，包括散熱量、加熱功率等。第三步對(duì)方案的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、元器件選型、硬件和軟件設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行分析與實(shí)現(xiàn)。
　　然后，為了解決靜電紡絲設(shè)備小環(huán)境

3、空氣流場(chǎng)紊亂等問題，在實(shí)現(xiàn)紡絲工藝的基礎(chǔ)上，引入水平單向?qū)恿鞯男…h(huán)境氣流組織方案，實(shí)現(xiàn)小環(huán)境空氣流場(chǎng)的穩(wěn)定均勻有序?；诜€(wěn)壓均流理論，在傳統(tǒng)靜壓箱中引入多孔板，并利用多孔射流理論理論計(jì)算靜壓箱多孔板的孔隙率等先相關(guān)參數(shù)，增強(qiáng)靜電紡絲設(shè)備小環(huán)境空氣流場(chǎng)的穩(wěn)定性均勻性。
　　其次，利用有限元軟件對(duì)靜電紡絲設(shè)備小環(huán)境對(duì)象進(jìn)行仿真模擬，依據(jù)分析結(jié)果對(duì)小環(huán)境相關(guān)結(jié)構(gòu)方案參數(shù)等進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。先對(duì)小環(huán)境模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，構(gòu)建物理模型。后通過相關(guān)計(jì)算

4、選擇湍流模型，設(shè)置邊界條件進(jìn)行模擬計(jì)算。通過對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行后處理，獲得XY截面分布云圖，直觀的表達(dá)小環(huán)境氣流的速度分布于溫度分布情況。為進(jìn)一步定量分析，在紡絲區(qū)域設(shè)置XY線段，后處理獲得該區(qū)域位移速度與位移溫度變化圖。
　　最后，搭建靜電紡絲實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)紡絲區(qū)域進(jìn)行速度溫度測(cè)量實(shí)驗(yàn)。靜電紡絲實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括靜電紡絲設(shè)備，周圍設(shè)備，以及測(cè)量?jī)x器等。對(duì)整個(gè)硬件軟件程序調(diào)試完畢后，進(jìn)行實(shí)際測(cè)試。利用高精度熱線式風(fēng)速測(cè)量?jī)x，測(cè)量紡絲區(qū)域XY線