多組分復(fù)合紡絲熔體流動及纖維成形過程的模擬研究.pdf

1、多組分纖維和異形纖維是化學(xué)纖維差別化的兩種主要技術(shù)，與美、日等發(fā)達(dá)國家相比，我國化纖工業(yè)存在量重質(zhì)輕問題，差別化率低。目前，我國在新纖維產(chǎn)品的研制，主要是通過仿制國外的新產(chǎn)品，由于缺乏紡絲條件優(yōu)化控制理論的指導(dǎo)，現(xiàn)在對纖維成形過程控制技術(shù)大都憑借實踐經(jīng)驗及反復(fù)試驗，增大了開發(fā)的成本和周期。因此，本課題將主要針對熔體在復(fù)合紡絲組件中流動及纖維成形過程理論模擬研究。
　　 論文分析了多組分纖維和復(fù)合紡絲組件的概況，接著以流變學(xué)基本原

2、理為理論依據(jù)，研究高聚物熔體在復(fù)合紡絲組件單元內(nèi)的流動機理，基于熔體在噴絲微孔中流動的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出紡絲熔體在噴絲微孔單元中達(dá)到穩(wěn)定流動時的速度分布和剪切速率分布數(shù)學(xué)模型。用Gambit建立多組分皮芯型噴絲微孔模型，在有限元網(wǎng)格劃分基礎(chǔ)上，利用模擬粘彈性流體流動的CFD軟件—Polyflow對紡絲熔體在噴絲微孔中的流動情況進行了模擬;并對熔體在其中流動的速度、壓力、溫度三場進行了模擬仿真，分析出了流量比不同情況下對熔體復(fù)合的影響，得出

3、熔體在噴絲微孔內(nèi)的流動情況，并實現(xiàn)熔體的流動過程可視化。這將為實際生產(chǎn)中提供一定的理論依據(jù)。
　　 論文詳細(xì)分析了熔體擠出成形過程，把溫度依賴粘度變化的Arrhenius模型、微分粘彈性PPT模型和流動誘導(dǎo)結(jié)晶模型應(yīng)用于描述紡絲熔體擠出拉伸成型，使得熔體紡絲模型更符合實際。建立了單組份圓形纖維的二維數(shù)值模型，模擬流場的參數(shù)分布，如速度、溫度、結(jié)晶度等。重點討論了高速紡絲過程中擠出脹大、半徑縮小、結(jié)晶三個物理現(xiàn)象。將數(shù)值模擬結(jié)果與