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近年来由于纳米科技的迅速发展,人们开始对纳米纤维的制备技术产生了浓厚的兴趣。然而由于静电纺丝的产量低,很难将静电纺丝产业化,喷头的结构和组装问题也是一个主要的工艺问题。对于喷头的研究,目前主要集中在实验研究和数值模拟上。通过实验研究确定最佳的结构参数的方法将会耗费大量的人力、物力和财力,而且周期较长。随着计算机技术和计算流体力学的迅速发展,三维流场的研究发展迅速,数值模拟已经成为目前最佳的研究方法。 本文的主要方法是运用Solidworks三维造型软件进行物理造型,运用ICEM软件进行结构网格的划分,运用FLUENT软件进行数值模拟计算,运用MATLAB以及CFD-Post软件进行计算结果后处理。本文主要对十针直列式喷头进行数值仿真研究,得出结论如下: (1)保持喷针长度不变的情况下,喷针的长度小于10mm时,在结构选型方面,直径尺寸不适合选择大于0.7mm;喷针的长度大于10mm时,在结构选型方面,考虑到提高生产效率,喷针的直径可以选择1.0mm。 (2)保持喷针直径不变的情况下,喷针的直径大于0.8mm时,在结构尺寸选型方面,喷针的长度尺寸应选择大于15mm;喷针的直径小于0.8mm时,在结构尺寸选型方面,可以选择2~25mm。 (3)同一结构尺寸的情况下,随着入口流量的增加,喷针的偏流率增加。当偏流率足够大时,会影响纺丝纤维的结构形态,考虑到生产效率,入口总流量不应过大。 (4)粘度对喷头出口的偏流并没有影响,偏流只受结构模型的影响;粘度对流场的的壁面剪切应力和喷头内部流场的压力分布有影响,粘度越大,壁面剪切应力也越大,需要的总压力也越大。