靜電紡絲設(shè)備小環(huán)境空氣流場仿真與優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、靜電紡絲是一種制造納米纖維的先進(jìn)制造技術(shù)。近年來，隨著納米技術(shù)的興起，利用靜電紡絲獲取納米纖維技術(shù)受到越來越廣泛的關(guān)注。然而，靜電紡絲技術(shù)較低的生產(chǎn)效率和不穩(wěn)定的質(zhì)量限制了其工業(yè)化生產(chǎn)。
　　為了滿足靜電紡絲實際產(chǎn)業(yè)中發(fā)展的需求，本文以靜電紡絲設(shè)備為研究對象，針對目前靜電紡絲設(shè)備小環(huán)境空氣流場中流場紊亂問題，采用合理的氣流組織方案，選擇合適的送回風(fēng)裝置構(gòu)建小環(huán)境結(jié)構(gòu)方案。本文采用理論分析、仿真模擬和實驗驗證相結(jié)合的研究方法，提出水

2、平單向?qū)恿鞯男…h(huán)境氣流組織方案。以下為本文的主要工作：
　　首先，為了實現(xiàn)靜電紡絲工藝要求，本文對紡絲工藝進(jìn)行整體的系統(tǒng)方案設(shè)計，各個功能的實現(xiàn)，模塊的劃分，以及相互的位置關(guān)系。第一步設(shè)計分配各個模塊的功能實現(xiàn)和相互位置關(guān)系，包括機械結(jié)構(gòu)方案與控制軟件方案。第二步對靜電紡絲設(shè)備進(jìn)行熱力學(xué)計算，包括散熱量、加熱功率等。第三步對方案的結(jié)構(gòu)設(shè)計、元器件選型、硬件和軟件設(shè)計等方面進(jìn)行分析與實現(xiàn)。
　　然后，為了解決靜電紡絲設(shè)備小環(huán)境

3、空氣流場紊亂等問題，在實現(xiàn)紡絲工藝的基礎(chǔ)上，引入水平單向?qū)恿鞯男…h(huán)境氣流組織方案，實現(xiàn)小環(huán)境空氣流場的穩(wěn)定均勻有序?；诜€(wěn)壓均流理論，在傳統(tǒng)靜壓箱中引入多孔板，并利用多孔射流理論理論計算靜壓箱多孔板的孔隙率等先相關(guān)參數(shù)，增強靜電紡絲設(shè)備小環(huán)境空氣流場的穩(wěn)定性均勻性。
　　其次，利用有限元軟件對靜電紡絲設(shè)備小環(huán)境對象進(jìn)行仿真模擬，依據(jù)分析結(jié)果對小環(huán)境相關(guān)結(jié)構(gòu)方案參數(shù)等進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。先對小環(huán)境模型進(jìn)行簡化，構(gòu)建物理模型。后通過相關(guān)計算

4、選擇湍流模型，設(shè)置邊界條件進(jìn)行模擬計算。通過對計算結(jié)果進(jìn)行后處理，獲得XY截面分布云圖，直觀的表達(dá)小環(huán)境氣流的速度分布于溫度分布情況。為進(jìn)一步定量分析，在紡絲區(qū)域設(shè)置XY線段，后處理獲得該區(qū)域位移速度與位移溫度變化圖。
　　最后，搭建靜電紡絲實驗平臺，對紡絲區(qū)域進(jìn)行速度溫度測量實驗。靜電紡絲實驗平臺包括靜電紡絲設(shè)備，周圍設(shè)備，以及測量儀器等。對整個硬件軟件程序調(diào)試完畢后，進(jìn)行實際測試。利用高精度熱線式風(fēng)速測量儀，測量紡絲區(qū)域XY線