【摘 要】
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熔喷法是制备超细纤维的主要方法之一,熔喷非织造布在很多领域都有着广泛的应用。熔喷法是利用高速高温气流将聚合物熔体拉伸成超细纤维的,因此,拉伸气流的速度和温度对纤维直径有着关键影响。受熔喷喷嘴内部气流通道结构的影响,气流在喷嘴幅宽方向上的速度和温度分布有着一定的不均匀性,从而导致在喷嘴不同位置所制得纤维的直径存在一定差异。本论文对熔喷双槽形喷嘴内部通道的气体流场进行了研究,探究了内部通道结构对气体流
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熔喷法是制备超细纤维的主要方法之一,熔喷非织造布在很多领域都有着广泛的应用。熔喷法是利用高速高温气流将聚合物熔体拉伸成超细纤维的,因此,拉伸气流的速度和温度对纤维直径有着关键影响。受熔喷喷嘴内部气流通道结构的影响,气流在喷嘴幅宽方向上的速度和温度分布有着一定的不均匀性,从而导致在喷嘴不同位置所制得纤维的直径存在一定差异。本论文对熔喷双槽形喷嘴内部通道的气体流场进行了研究,探究了内部通道结构对气体流场的影响,对于提升纤维细度均匀性具有重要意义。本文建立了熔喷双槽形喷嘴内部通道气体流场模型并进行了数值模拟,得到了内部通道气体的速度分布和温度分布,并对内部通道结构参数进行了优化设计。研究内容分为以下三个部分。（1）对熔喷双槽形喷嘴内部通道气体流场进行了建模。该模型由连续方程、动量方程、能量方程、湍流方程等组成。在ANSYS Workbench平台的SpaceClaim模块中完成了气体流场三维几何模型的建立及流体计算域的抽取。使用ANSYS Mesh软件对流体域划分出了满足质量要求和计算精度的网格。（2）应用计算流体力学软件Fluent对熔喷双槽形喷嘴内部通道气体流场进行了数值模拟,得到了喷嘴内部通道气体的速度分布和温度分布。结果显示,气体在由气腔1流入气孔组A时,在通气孔A1至A4出口处的速度峰值有明显差异,具体表现为越靠近喷嘴外侧的通气孔出口处速度峰值越大,越靠近喷嘴中部的通气孔出口处速度峰值越小。而且,这种差异会对后续其他气流通道中的速度分布产生影响,从而导致喷嘴幅宽方向上气体速度分布不均匀。（3）在已建立的熔喷双槽形喷嘴内部通道气体流场模型基础上,利用三元二次回归正交组合试验设计方法对气孔组A的结构参数进行了优化设计。选取通气孔A1的长半径、通气孔A2的长半径及通气孔A4的截面积为优化参数,气孔组A出口处速度峰值的极差为优化指标,建立了回归方程,找到了最优参数（通气孔A1的长半径为5.576 mm,通气孔A4的截面积为25.345mm2）,并对最优参数进行了验证。研究发现,优化后的气孔组A中各气孔出口处速度分布的均匀性优于原试验设计中的各方案,有利于提高内部通道气体流场在喷嘴幅宽方向上的气体速度分布均匀性。综上所述,本文对熔喷双槽形喷嘴内部通道气体流场进行了建模和数值模拟,探究了喷嘴内部通道结构对气体速度和温度分布的影响,为熔喷双槽形喷嘴内部通道的优化设计及提高纤维细度均匀度提供了一定的理论支撑。
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