气相沉积法反应器内碳纳米管纤维运动模拟

为了研究碳纳米管纤维在气相沉积法反应器内的运动形态,并分析纤维运动形态对生成碳纳米管纤维的影响,首先采用数值模拟的方法对气相沉积法反应器内的气体流场进行数值求解,得到反应器内的气体流场的速度;然后在此气体流场中建立碳纳米管纤维模型并对其进行受力分析,得到纤维动力学方程,与气体流场控制方程组联立得纤维/气体两相流动模型;...     

气相沉积法制备碳纳米管纤维反应器气体流场模拟

为了探讨制备碳纳米管纤维的直立式气相沉积反应器气体流场,选用计算流体力学软件Gambit和Fluent分别对直立式气相沉积反应器气体流场进行建模和数值模拟,模拟得到反应器内部气体速度、温度和浓度分布。结果表明：气体从进气管口射出时速度达到峰值1.79 m/s;在加热段时速度逐渐趋向于稳定,为0.02 m/s,温度逐渐趋向于反应器管壁温度(1500 K);碳源甲烷气体在反应器加热段呈现泊肃叶分布。直立式气相沉积反应器加热段气体流场呈现低速平缓高温,是适宜碳纳米管合成和碳纳米管纤维形成的有利环境和主要区域。     

化学气相沉积法中碳纳米管纤维的生成机制

总结了碳纳米管纤维的生成过程,介绍了碳纳米管生长模式、反应机制与化学气相沉积(CVD)反应器内气体流场分布三个方面已有的数值模拟研究成果,概述了上述三个方面因素对碳纳米管纤维生成的影响,为实现优质碳纳米管纤维的可控制备提供参考。     

喷气涡流纺中纤维运动的三维数值模拟

针对目前模拟纤维在喷气涡流纺喷嘴流场中运动情况,常将纤维模型简化或者建立二维模型,无法描述纤维在三维空间内的变形这个问题,建立了纤维运动三维模型,并合理设置纤维属性,使纤维运动模型更加符合实际状态。结合任意拉格朗日-欧拉法,数值模拟求解了纤维在喷气涡流纺喷嘴流场中的运动问题,并分析了纤维的运动与变形情况。结果表明:加捻室的负压导致喷嘴入口的气流流动,纤维尾端在气流中的运动十分复杂,先在乱流的影响下小幅波动,然后随时间推进振动频率和振动幅度都是先增大后减小;在流场的影响下,纤维尾端从纱线中被剥离出来,并呈螺旋形式向前行进形成包缠纤维。     

碳纳米管复合纤维的研究进展

本文主要综述了碳纳米管复合纤维材料的制备方法，介绍了碳纳米管复合纤维材料的优异性能，展望了碳纳米管复合纤维的应用前景。     

纤维悬浮液的数值模拟研究

本文回顾了纤维悬浮液模拟的方法，并对模拟的方法进行了简单的探讨，主要包括Ewald求和模拟技术，使用摩擦力考虑了短范围的作用力和微小体近似来考虑长范围作用力，还有BCF和适合粘性分离应力（AVSS）的有限元公式的结合。数字模拟的结果被平均来评价悬浮液的宏观流变特性。     

熔喷工艺中纤维运动的研究

利用“球—弹簧”纤维模型,模拟计算了熔喷过程中纤维断裂后的运动情况,模拟计算的结果与实验拍摄到的纤维运动状况定性地符合;研究了空气的初始速度和气流的角度对纤维运动的影响。     

四罗拉集聚纺纱系统纤维运动数值模拟与分析

为深入了解四罗拉集聚纺纱系统的集聚机制,对四罗拉集聚纺纱系统的关键部件进行实际测量来构建物理模型,通过Fluent16进行流场模拟获得了集聚区的气流速度分布场,然后用微元法建立纤维的动力学模型,并使用MatLab编辑动力学方程模拟不同状态下单纤维的运动轨迹。研究结果表明:集聚区入口处纤维向中心汇集输出,纤维在横向集聚方向上有较大的横向位移;单纤维的运动轨迹具有规律性,但中间微元时间段的位移具有随机性,纤维在气流力和摩擦力的共同作用下产生抱合;随着负压值的增大,纤维抱合作用增强,但负压值过大,会使纤维内外转移减弱,降低纤维的抱合程度。     

板带式速冻机内速度场与温度场的数值模拟

使用PHOENICS软件对速冻机内的流场进行了数值模拟 ,通过对速冻机适当的模拟几何简化 ,建立了相应的数学物理模型 ,对比分析了不同进口风速和加入栅格的影响。研究表明 ,进口风速与产量、能耗之间存在着最佳匹配问题 ,而栅格的加入 ,有利于提高产量、降低能耗     

纤维与气流耦合的数值模拟

结合纤维的本构方程与气流控制方程,建立二维的纤维与气流耦合方程。采用相容时间积分与迭代耦合算法,对纤维在喷气织机主喷嘴中拉伸弯曲运动特性、纤维受力情况以及与壁面接触时的微观运动特性进行研究。结果表明:纤维在气流的作用下会产生拉伸弯曲变形,呈现正弦或者余弦形式波动;纤维在自由端的弯曲变形效果比在约束端的明显;纤维受到气流作用时,最大应力值往往发生在纤维弯曲部位以及与壁面相接触的部位。     

纤维过滤介质内部三维流场模拟

利用计算机技术创建了不同纤维排列方式下的纤维过滤介质三维模型,并对其内部的气相流场在不同填充率及过滤风速条件下进行数值模拟,得出3种纤维过滤介质结构的无因次压力损失表达式.模拟结果与Davies的实验关联式吻合较好.研究表明:过滤器压力损失随过滤风速呈现线性增加,随填充密度呈现非线性增加;3种纤维排列方式下纤维过滤介质...     

新型流态化食品速冻机内风道流场的数值模拟

对液氮喷雾式流态化食品速冻机风道内的流场进行了数值计算.分析了不同的流道模型、不同的进口风速和导流板的有无以及个数、相对位置和曲率半径对内部流场和出口截面风速均匀性的影响.通过对各种模型的分析计算,为该装置风道内的气流组织的优化设计以及可靠性提供了研究依据.     

纤维在输纤通道气流场中运动的模拟

为深入探讨纤维在转杯纺纱通道尤其是输纤通道气流场中的运动形态,采用数值模拟的方法获得转杯纺纱通道内的气流流动特征,在此基础上建立了单纤维在气流场中的动力学方程,并讨论了伸直纤维和不同弯钩度的前弯钩纤维在输纤通道内的运动形态。模拟结果表明：输纤通道入口处存在气流漩涡;输纤通道横截面上的气流速度分布不均匀,通道中心比壁面附近的气流速度高,纵向方向的气流速度则不断增大;输纤通道内的纤维倾向于沿着气流速度较高的通道中心运动;纵向加速气流有利于保持伸直纤维的形态和伸直弯钩纤维;伸直弯钩的耗时随着弯钩度的增大而增大,而增大通道内的气流速度有利于缩短弯钩伸直的耗时。     

弯钩纤维在转杯纺纱器内的运动模拟与形态分析

为研究转杯纺纺纱器(输纤通道、滑移面和凝聚槽)中纤维弯曲形态的变化规律,借助数值模拟软件Rocky DEM 2022R1和ANSYS Fluent 2022R1,基于Fluent仿真得到的气流场数据,分别模拟了工况1(朝上后弯钩)和工况2(朝上前弯钩)弯钩纤维在纺纱器内的形态变化过程,对气流特征、纤维弯钩的伸直、弯钩的形成和凝聚槽内纤维伸直度进行分析。结果表明：输纤通道内气流速度梯度随气流流向递增,凝聚槽内气流速度分布不均匀,存在低速和高速气流区;两种工况的弯钩纤维的形态变化规律基本一致,但在输纤通道出口至滑移面处,弯钩纤维呈现出不同形态;前弯钩纤维在完全进入凝聚槽时,弯钩部分会被伸直消除,而后弯钩纤维进入凝聚槽后,其弯钩部分难以完全被伸直;在凝聚槽内,前弯钩纤维的伸直度显著高于后弯钩。该研究通过数值模拟分析探索纤维形态的变化规律,可为生产优化和设计解决方法提供理论指导,对转杯纺输纤通道、转杯等关键部件的设计具有参考意义。     

二维非饱和土壤水分运动的数值模拟

从土壤水动力学的基本理论出发,利用有限元方法建立了沟灌、地下管道渗灌等条件下以土壤体积含水率θ为因变量的二维非饱和土壤水分运动的数学模型,并进行了数值模拟.模拟计算结果与实验结果有着较好的一致性.     

纤维在转杯和输纤通道中的运动模拟

为了研究纤维在转杯和输纤通道中的运动,文章在SolidWorks 2018中建立抽气式转杯纺纱通道的物理模型,采用Fluent 19.0与EDEM 2018耦合模拟纤维的运动,探究了纤维长度为1 mm时在输纤通道和转杯中的运动数值分布,模拟了长度为16 mm时纤维在输纤通道中的运动状态。结果表明：当转杯转速为50 000 r/min时,纤维在转杯内的速度分布为85.9～89.6 m/s,纤维转动动能分布为2.65×10^-9～3.04×10^-9 J,纤维的受力分布为1.17×10^-3～1.22×10^-3 N,纤维的能量分布为9.67×10^-6～1.05×10^-5 J;输纤通道中的气流场存在压强梯度和速度梯度,纤维在输纤通道中的最大速度在出口处,且在输纤通道中同一时刻气流的速度始终大于纤维的速度,有利于纤维的伸直和输送。在输纤通道与转杯滑移面交接处纤维由于冲击导致的动能向弹性势能转变,速度较低,不利于及时向转杯凝聚槽中输送纤维,容易在转杯滑移面处发生堆积,因此...     

熔喷过程中纤维直径再次变大的模拟与验证

为直观表达熔喷过程中气流对纤维的拉伸作用,对熔喷过程中的纤维运动进行了数值模拟。首先将熔喷过程中的纤维看作是由麦克斯韦(Maxwell)元件连接的珠子;之后将已知的纤维速度、纤维温度数据加载到纤维模型上,通过拉格朗日法数值模拟预测纤维在熔喷过程中的运动速度、纤维直径等信息。模拟结果表明,纤维在远离喷丝孔的过程中,由于气流速度、气流温度逐渐衰减,致使纤维受到气流力的作用逐渐减弱,若气流力小于纤维自身的黏弹力,纤维会在黏弹力的作用下回缩,在宏观上表现为纤维直径的再次增大。最后在一定实验条件下,利用线下方法测量了熔喷纤维的直径,实验结果也验证了熔喷过程中纤维直径会有再次变大的现象。     

碳纳米管／桑皮纤维复合材料吸波性能研究

用环氧树脂将碳纳米管和桑皮纤维结合一起制成复合材料,研究了碳纳米管材料和桑皮纤维材料的吸波性能,并分析了碳纳米管和桑皮纤维的含量比对复合材料吸波性能的影响,分析了试样厚度对复合材料吸波性能的影响。     

基于循环迭代法的牵伸区纤维运动仿真模拟

为进一步研究牵伸区纤维的运动,基于单纤维在牵伸区内受到的引导力与控制力,采用循环迭代法建立纤维变速模型,计算牵伸区不同压力分布下不同长度纤维的变速点,并得到牵伸区内纤维变速点分布以及各位置不同纤维(包括快速纤维、慢速纤维以及浮游纤维)的分布。结果表明：纤维的变速点位置与其自身长度有关,纤维长度越长,其变速点越靠近前罗拉钳口;在不考虑浮游区情况下,对于长度离散度较大的纤维须条,牵伸区内平稳、缓和的压力分布有利于纤维变速点的集中,但纤维变速点离前钳口较远;纤维长度长、离散度较小时,靠近前钳口增加附加压力有利于变速点的集中且其更加靠近前钳口。