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。     

聚乙烯醇水溶纤维干法纺丝成形模拟

建立了顺流式干法纺丝一维模型,加入甬道溶剂平衡方程,结合顺流干燥的工艺特点修正了动量平衡方程,对聚乙烯醇（PVA）纺丝线的溶剂含量、温度、速度、张力分布进行计算机模拟,并就模型预测了不同纺丝工艺对纺丝过程的影响。结果显示：丝条在闪蒸后处于湿球温度的平衡阶段较长,丝条溶剂含量是控制丝条温度变化的主要因素;在纺丝速度较低的情况下,喷丝头处张力最大;增加甬道风速不利于纺丝速度的提高;增加卷绕速度有利于纤维干燥成形。     

静电纺丝制备取向纳米纤维的研究进展

文章综述了采用静电纺丝法制备取向纳米纤维的研究进展,介绍了通过改变静电纺丝的装置,制备有序排列的纳米纤维的几种方式。     

多功能纳米纤维微流体纺丝技术及其应用研究进展

为进一步推广微流体纺丝技术,综述了国内外微流体纺丝技术的制备机制及其在制备荧光杂化微纤维等方面应用的研究进展。将微流体纺丝技术与静电纺丝技术、熔融纺丝技术以及气喷纺丝技术在成形机制与工艺参数、纤维形貌(竹节状纤维、Janus 纤维)与结构特征等方面做了比较,为微流体纺丝技术的研究提供理论参考。同时,介绍了用微流体纺丝技术纺制的荧光微纤维在荧光编码、光学传感和多信号分析等材料领域的应用,并对微流体纺丝技术当前存在的问题以及未来发展前景进行总结与展望。     

喷丝板结构对熔融纺丝挤出过程聚合物熔体流动特性的影响

熔体在喷丝板微孔内流动时的稳定性和流场分布的均匀性是后续决定纤维成型质量的关键,这对熔体挤出前后的速度差、流道内的剪切速率分布和口模段内径向速度均匀性提出了要求。利用计算流体力学技术对涤纶工业熔融纺丝中的聚合物微孔挤出过程进行了数值模拟,得到了聚酯熔体在微孔内流动过程的速度、压力和剪切速率分布,讨论了熔体挤出前后的速度差和剪切速率分布对熔体流动稳定性的影响。提出了评价口模段内熔体径向速度分布的流动非均匀系数,指出不同长径比和收敛角分别通过改变流动充分发展段长度和口模段入口处径向速度分量来影响流动非均匀性。研究发现非均匀系数随长径比的增大而减小,随收敛角的增大先减后增。综合分析结果表明,长径比为3、收敛角为74°的喷丝板最佳。     

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。     

涤纶工业丝熔融纺丝过程的数值模拟

为了研究涤纶工业丝熔融纺丝过程熔体流动规律,根据企业用喷丝孔建立模型,运用三维有限元(Finite element method, FEM)数值模拟方法对涤纶工业丝熔融纺丝的过程进行了数值模拟,对比分析了喷丝孔收敛角、口模长径比以及喷丝孔入口流量对挤出过程温度场、速度场、剪切速率场以及压力场分布的影响。结果表明：温度场对喷丝孔结构变化不敏感,受入口流量影响较大;收敛角的增大会使熔体在收敛段速度增长趋势变大;长径比太大会使得熔体受口模段剪切作用增强,不利于速度均匀分布;入口流量大小对熔体流动状态影响较大。收敛角为73°,长径比为3的喷丝孔结构最有利于速度的均匀分布。     

高强度聚偏氟乙烯纤维的熔融纺丝法制备

为得到高拉伸强度的聚偏氟乙烯(PVDF)纤维,通过正交实验和单因素实验,研究了熔融纺丝法制备PVDF纤维的工艺条件,并利用热分析(DSC)、红外光谱法(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和拉伸试验研究了纤维的晶体结构、晶区取向和力学性能。研究结果表明：纺丝过程中影响纤维拉伸强度的因素主次顺序为卷绕速率>喷头温度>喷嘴直径>入水距离,最优条件为卷绕速率10.2 m/min,喷头温度240 °C,喷嘴直径2.0 mm,入水距离40 cm;初生纤维既含有α晶型,也有β晶型,冷拉伸使得纤维发生α→β晶型转变,总体结晶度和取向度均有提高,拉伸强度明显提高,并在最大拉伸倍数6.5倍左右达到最大值591 MPa。     

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。     

聚氨酯弹性纤维纺丝及改性技术进展

介绍了聚氨酯弹性纤维纺丝成形方法的工艺技术特点及其优缺点、纤维的改性方法、技术新进展等,并简述了其在纤维、纱线以及织物上的应用。