熔喷非织造气体流场仿真

一、实验名称：熔喷非织造气体流场仿真

学时数: 4学时
面向专业：非织造材料与工程、纺织工程

二、实验目的与要求

熔喷非织造是制造超细纤维的一种主要方法，具有工艺流程短、产量高等优点。熔喷非织造是非织造材料与工程专业必修课“非织造学”和纺织工程专业必修课“非织造工艺学”的重要内容。在熔喷加工中，聚合物熔体是被高速高温气流拉伸成超细纤维的。熔喷非织造气体流场测试实验是对理论教学的必要补充。但是，流场测试需要专门的测试仪器，使用的耗材非常昂贵，而且无法改变设备参数。本实验将利用计算流体力学软件Fluent对熔喷非织造气体流场进行仿真，帮助学生理解和掌握熔喷非织造加工的基本原理，了解有关设备参数对气体流场的影响。

三、现有设备及台套数

计算流体力学软件Fluent，1套；熔喷非织造实验设备，1台。

四、实验内容

1. 利用Fluent软件的前处理程序Gambit绘制熔喷喷嘴及计算区域（几何模型），并划分计算网格。
2. 启动Fluent求解器，导入划分好网格的Gambit几何模型，检查网格是否存在问题。
3. 选择求解方程。
4. 设置流体特性。
5. 设置边界条件。
6. 调整求解控制参数。
7. 初始化流场。
8. 进行计算。
9. 显示计算结果，如气体速度矢量图、气体温度分布云图等。
10. 保存计算结果。
11. 改变有关设备参数，重新进行计算，查看气体速度、气体温度等的变化情况。

五、代表性实验结果

熔喷非织造是依靠高速高温气流将聚合物熔体拉伸成超细纤维的。高速气流从成一定角度的两条槽形喷口中喷出后，发生碰撞和混合，并迅速合成为一股更加强劲的射流。这股射流在喷丝孔轴线方向及与喷丝孔轴线垂直方向的较大距离内都保持着相当高的速度，且基本都是沿喷丝孔轴线方向平行分布，从而形成了对聚合物熔体进行气流拉伸的有利条件。随着逐渐远离喷丝孔，气体速度逐渐减小，且逐渐偏离喷丝孔轴线方向。