熔噴氣流場(chǎng)及纖維運(yùn)動(dòng)的計(jì)算與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、本文對(duì)熔噴紡絲過程進(jìn)行了研究，通過實(shí)驗(yàn)的方法發(fā)現(xiàn)了纖維在熔噴過程中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；通過數(shù)值模擬熔噴氣流場(chǎng)，分析了狹槽噴嘴和螺旋噴嘴熔噴氣流場(chǎng)的特征并做了對(duì)比，同時(shí)初步模擬了氣流場(chǎng)中速度和溫度的耦合關(guān)系；為了獲得熔噴過程中的纖維直徑，提出了一個(gè)基于纖維軌跡的纖維直徑計(jì)算的數(shù)學(xué)方法，并完成實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；論文最后通過對(duì)纖維鞭動(dòng)的模擬探討了鞭動(dòng)對(duì)于熔噴纖維拉伸的意義。
　　本論文共分為七章。
　　第一章主要從熔噴噴嘴（模頭）、氣流場(chǎng)、和纖維

2、運(yùn)動(dòng)三個(gè)方面總結(jié)了熔噴技術(shù)的研究現(xiàn)狀，并指出了研究的不足。從這些研究現(xiàn)狀說明本文的研究意義和研究?jī)?nèi)容。
　　第二章采用高速攝像技術(shù)拍攝了纖維在狹槽噴嘴和螺旋噴嘴中的纖維運(yùn)動(dòng)，揭示熔噴纖維運(yùn)動(dòng)特別是鞭動(dòng)的規(guī)律。在狹槽噴嘴中，纖維在噴嘴附近的運(yùn)動(dòng)接近二維運(yùn)動(dòng)。在螺旋噴嘴中，纖維從噴嘴擠出后即以螺旋形下落的方式運(yùn)動(dòng)，這種螺旋形鞭動(dòng)形式與被廣泛研究的靜電紡絲鞭動(dòng)很相似。基于拍攝得到的纖維軌跡，測(cè)量了纖維在兩種噴嘴下的運(yùn)動(dòng)速度、鞭動(dòng)振幅和鞭

3、動(dòng)頻率。
　　第三章對(duì)狹槽噴嘴和螺旋噴嘴熔噴氣流場(chǎng)進(jìn)行了三維模擬。在狹槽噴嘴流場(chǎng)中，氣流速度在紡絲線方向的分量是最重要的，橫向速度分量可以忽略；而在螺旋噴嘴氣流場(chǎng)中，除了沿紡絲線的氣流速度分量外，切向速度也不可忽略。在紡絲線上，狹槽噴嘴的氣流速度和溫度大于螺旋噴嘴。除此之外，以二維模擬的方法探討了氣流場(chǎng)中入口溫度對(duì)速度場(chǎng)、入口速度對(duì)溫度場(chǎng)的影響，初步探討熔噴氣流場(chǎng)速度和溫度的耦合。
　　第四章用熱線風(fēng)速儀測(cè)量了熔噴氣流場(chǎng)的速

4、度和溫度，并根據(jù)獲得的速度和溫度脈動(dòng)對(duì)氣流場(chǎng)的湍流特性進(jìn)行研究。結(jié)果顯示在狹槽噴嘴中速度和溫度的衰減小于螺旋噴嘴。對(duì)脈動(dòng)的分析得出，速度信號(hào)是無(wú)序的而溫度信號(hào)具有較規(guī)則的波動(dòng)規(guī)律。
　　第五章建立了基于纖維軌跡的纖維直徑的計(jì)算方法，通過建立數(shù)學(xué)模型獲得纖維軌跡的長(zhǎng)度，從而計(jì)算纖維直徑，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　第六章首先從分析纖維片段所受的氣流力入手，得出纖維受到的壓差阻力比受到的摩擦阻力大很多，文中設(shè)定了直線拉伸和鞭動(dòng)拉伸兩