熔喷法非织造布属于无纺布的一种,其被广泛用作复合材料、吸音材料、过滤材料、保暖材料、卫生用品、吸油材料及洁净布、电池隔膜等,具备庞大的市场需求,而我国熔喷布产量虽然庞大,熔喷装备上也已基本实现国产化,但纺丝箱、喷丝板等核心零部件的生产,仍与国外一流厂商有一定差距,因此本文针对熔喷纺丝箱开展了相关设计优化与研究。首先,为提高熔喷装备纺丝箱均匀分配熔体的性能,同时兼顾纺丝箱腔体制造技术、制造成本要求,提出一种使用矩形截面衣架歧管的平缝流道设计方法。该方法基于Carreau-Yasuda粘度模型,保证了较低或较高流体剪切速率下设计方法的普适性,同时引入特征距离和形状因子概念,将以往具有渐缩圆形截面的分流歧管替换为具有恒定深度的矩形截面歧管,从生产制造角度达到了对纺丝箱内流道结构优化的目的。利用CFD软件PolyFlow进行的对比仿真实验结果表明:以该方法设计的纺丝箱流道能够获得整个幅宽范围内更为均匀的熔体出口速度,满足纺丝箱腔体的设计目标。然后,以提高熔体流速在出口幅宽方向的均匀度和降低熔体在纺丝箱内部压降为目标,利用基于非支配快速排序算法的遗传算法NSGA-Ⅱ对纺丝箱流道的歧管深度、熔体入口尺寸、狭缝区厚度进行了参数优化,并最终在优化解集的pareto前沿中获得了结构参数的更优解。过程中,改进的电网络法被用于替换PolyFlow软件流体仿真,以快速获得纺丝箱内熔体的粗略流率分布。结果表明,以优化最终解作为设计参数获得的纺丝箱,其内部熔体的压降减少了 4.16Mpa,出口流速的最大偏差率降低了 0.68%,均优于此前依据经验的设计方案。最后,利用ANSYS Workbench平台对纺丝箱内的熔体流动进行了流固耦合分析,为纺丝箱外部结构设计提供参考。其中对厚度分别为160 mm、200 mm、240 mm的纺丝箱进行的单向流固耦合分析结果显示:纺丝箱出口处沿幅宽方向产生的变形量是非线性的,纺丝箱的最大变形始终发生在出口中间位置,且箱体厚度增加对减小出口变形量作用显著。对厚度为200 mm的纺丝箱进行的双向流固耦合分析显示:纺丝箱流道的变形会造成出口处不同位置熔体流速分布的改变,其中纺丝箱对称面附近流速明显增加。