基于喷射流场数值模拟的熔喷聚合物拉伸三维模型

摘要

本文考虑了空间上聚合物的横向运动及聚合物密度和定压比热随温度变化和非牛顿流体本构方程等因素,建立了基于喷射流场数值模拟的熔喷聚合物拉伸三维模型,采用数值方法求解了该模型,并与实验结果进行了比较,还研究了有关工艺参数对聚合物拉伸的影响。
　　论文第一章介绍了聚合物熔体在喷射流场拉伸机理和喷射流场的国内外研究现状,并且介绍了本文的研究意义和研究内容。
　　论文第二章给出了喷射流场的基本方程,对环形喷头的喷射流场进行了数值模拟,得到了喷射流场中气流速度和气体温度的分布,并与实测结果进行了比较。结果表明,气流速度和气体温度分布的模拟结果与实测结果吻合较好,从而证实了喷射流场数值模拟结果的正确性,为建立熔喷聚合物拉伸三维模型奠定了重要基础。
　　论文第三章叙述了熔喷聚合物拉伸三维模型的建立过程,将喷射流场数值模拟结合进建模过程中,并考虑了聚合物密度和定压比热与聚合物温度关系和非牛顿流体本构方程等因素。
　　论文第四章叙述了聚合物拉伸模型的数值求解方法及过程,对纤维直径、聚合物振动频率和振幅进行了计算。纤维直径的计算结果与实测结果吻合较好,证实了所建聚合物拉伸模型的正确性。文献中给出的聚合物拉伸过程的高速摄影照片与聚合物振幅计算结果的比较,也在一定程度上验证了聚合物拉伸模型。利用该模型还研究气流初始速度和气体初始温度对聚合物拉伸过程中纤维直径、聚合物振动频率和振幅的影响。研究发现,气流初始速度越高,纤维直径越细,聚合物振幅也越大,但聚合物振动频率则是先增加后减小;而气体初始温度的变化则对纤维直径和聚合物振动频率影响不大。
　　综上所述,本文建立了基于喷射流场数值模拟的熔喷聚合物拉伸三维模型,该模型获得了实验验证,为深入开展熔喷非织造聚合物拉伸机理研究奠定了坚实基础。

目录

摘要

Abstract

第一章 文献综述

1.1 聚合物熔体在喷射流场中拉伸机理研究的国内外现状

1.2 喷射流场研究的国内外现状

1.3 本文主要工作

第二章 喷射流场数值模拟

2.1 喷射流场的基本方程

2.2 喷射流场数值模拟过程

2.3 喷射流场数值模拟结果

2.4 本章小结

第三章 聚合物拉伸模型的建立

3.1 引言

3.2 聚合物拉伸模型

3.3 本章小结

第四章 聚合物拉伸模型的求解及验证

4.1 聚合物拉伸模型的求解方法及过程

4.2 聚合物拉伸模型的求解结果

4.3 有关工艺参数对聚合物拉伸的影响

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 取得的成果

5.2 不足与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢