熔喷双槽形喷嘴内部通道气体流场数值模拟

熔喷双槽形喷嘴气槽出口处宽度方向上的气体速度分布均匀性受内部气流通道结构的影响。为探究喷嘴内部通道结构对气体速度分布均匀性的影响,采用数值模拟的方式对喷嘴内部气流通道的气体流场进行数值计算。用ANSYS软件中的Workbench平台建立出贴合实际的三维流场模型,并划分出符合网格质量要求的网格。在Fluent软件中设置求解器类型及定义边界条件,进行数值计算。结果表明:气体在由气腔1流入通气孔A时,在通气孔A_(1)至A_(4)出口处的速度峰值及温度谷值各有不同,分布趋势表现为越靠近喷嘴外侧的气孔出口处速度峰值越大、温度谷值越小,越靠近喷嘴中部的气孔出口处速度峰值越小、温度谷值越大。且通气孔B出口处的速度峰值及温度谷值受通气孔A的影响,也呈现出与通气孔A出口处相同的分布趋势。

熔喷双槽形喷嘴气体射流流场研究

从点涡的性质出发,研究了涡偶代替射流的可行性,推导了两射流合成的理论公式,并用实验测定数据验证了该公式的可靠性。该公式预测的纤维直径与经验公式的预测结果几乎完全相同。

熔喷双槽形喷嘴气体射流流场初探

在熔喷非织造布加工中,气体射流作为工作介质使聚合物熔体实现拉伸,气体射流流场的研究对熔喷气流拉神数学模型研究非常重要。熔喷双槽形喷嘴形成的流场可以看作两股平面射流的合成。从单个点涡的性质出发,研究了涡偶的性质和涡偶代替射流的可行性。研究表明,在喷丝孔轴线附近,涡偶和射流的速度分布趋势相同,且有比较相近的速度分布,从而说明以涡偶代替射流是可行的。在此基础上,用两个涡偶分别代替两股射流,然后进行合成,推导出两股射流合成后速度分布的理论公式,该公式的计算结果与实验结果吻合较好。将该公式引入熔喷气流拉伸数学模型,预测出的纤维直径与采用经验公式时的预测结果几乎完全相同。结果表明,应用涡偶代替射流推导出的气流速度分布公式能够较好地描述熔喷双槽形喷嘴气体射流流场,可以用于完善熔喷气流拉伸数学模型。

熔喷双槽形喷嘴内部气流通道气体流场初探

为探究熔喷喷嘴内部气流通道结构对气体流场特征的影响,用数值方法对基于喷嘴内部结构的熔喷气体流场进行数值计算。采用Gambit软件建立了流场区域几何模型,之后对流场区域划分网格及定义各边界的类型。用Fluent软件对基于喷嘴内部结构的熔喷气体流场进行数值计算,分析气体流场中气体速度和温度的分布情况。结果表明,在进入气槽前,熔喷喷嘴内部气流通道气体流场的气体速度和温度变化较小,通道内存在较多回流区。热空气进入气槽后,速度急剧增加而温度急剧下降,射流喷出喷嘴后,两股射流迅速汇合成一股继续往下方运动,流动情况符合自由散射的特性。

熔喷工艺参数和喷嘴设计参数对纤维直径的影响

The air drawing model of polymer in melt blowing process is established by considering the effects of the variation of density and specific heat capacity at constant pressure of polymer melt with polymer temperature. The model is solved by introducing the numerical computation results of air jet flow field of the dual slot die, and model predictions of fiber diameter show good agreement with the experimental data. The effects of the processing parameters and die design parameters on fiber diameter are studied. It is found that lower polymer flow rate, higher initial polymer temperature, higher initial air velocity, smaller angle between the slot and the die axis, smaller width of the die head and larger width of the slot can all yield finer fibers.