确定熔喷理论模型流变力初值的新方法.pdf
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1、第2 6 卷第3 期 2 0 0 5 年6 月 纺织学报 J o u m a lo f7 r e x m eR e s e a r c h V 0 1 2 6 N o 3 J u n ,2 0 0 5 科研报告 确定熔喷理论模型流变力初值的新方法 王晓梅,柯勤飞 ( 东华大学纺织学院,上海2 0 0 0 5 1 ) 摘要 以u y 仕e n d a e l e S h a “I b a u g l l 一维熔喷理论模型为基础,提出一种新的确定流变力初值的方法。采用该方法求 解熔喷理论模型预测最终纤维直径时,预测效果较好,特别对于某些熔喷实验,预测准确度相比于其它方法可提高 3 0 以上。 关键
2、词熔喷;理论模型;流变力初值;预测 中图分类号:髑1 7 4 1文献标识码:A文章编号:0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 5 ) 0 3 0 0 0 1 一0 3 N e wm e t h o df o rd e t e n n i l l i n gt h ei n i t i a lr h e o l o g i c a lf o r c eo fm d t - b l o 稍n gm o d e l W A N GX i a o m e i ,K EQ i n f e i ( c o z 如酽矿7 缸t 泷,D o r 咖嬲矗踯蚵,跏啦缸2 0 0 0 5 1 ,观讥口)
3、A b s t 糟c tB a s e do nt I I eo n ed i m e n s i o n a lm o d e lf o rm e h - b l o w i n gf o u n d e db yu y t t e n d a e l ea n ds h a m b a u g I ,an e wm e t l l o df o r d e t e 肿i n i n gt h ei n j t i a lv a l u eo fr h e o l o g i c a lf o r c ew a sp r e s e m e d W i 山t l l i sn e wm e
4、t l l o d ,山em e h _ b l o w i n gm a t l I e m 8 t i c a lm o d e l s a t i s f a c t o r i l yp r e d i c t e dt l l e f i n a lf i b e rd i a m e t e r A n dc o m p a r e dw i t ho 山e rm e t l l o d s ,t l l ef i b e rd i a m e t e rp r e d i c t i o na c c u m c yw 踮 i n c r e a s e da b o v e3
5、0 f o rs o m em e l tb l o w i n gp r o c e s s e s K e yw o H I sm e l tb l o w i n g ;t I I e o r e t i c a lm o d e l ;v a l u eo fi n i t i a lr h e o l o g i c a lf o r c e ;p r e d i c t i o n 熔喷是2 0 世纪中期发展起来的一种非织造材 料生产技术,它是利用高速高温的气流喷吹聚合物 熔体形成超细纤维。熔喷产品广泛应用在过滤材 料、医用材料等领域。为了解生产过程中纤维拉伸 变细的机理,以提高产
6、品质量、降低能耗,多年来学 者们致力于熔喷工艺气流拉伸机理的研究,并建立 了熔喷的数学模型。 熔喷的理论模型由几个微分方程组成,可用四 阶R u n g e K u t t a 方法进行数值求解。求解的初始条 件为:在喷丝孔处r = 乃D = D 。,F = 凡。其中, 乃。为聚合物熔体从喷丝孔中挤出时的温度,D 。为 喷丝孔的直径,这2 个参数从工艺条件和模头结构 获知;初始流变力n 的值因不能直接测量或精确 计算,必需采取一定的方法来确定。目前见到的流 变力初值的确定方法有假定“凝固点”法和搜索 “凝固点”法心o 。采用的流变力初值的确定方法不 同,得到的流变力初值一般也不同,进而微分方程
7、组 求解的结果也不相同,故模型的预测效果不仅取决 于模型本身,还与确定流变力初值的方法有关。目 前的流变力初值确定方法对于空气速度较高、纤维 直径较细的熔喷情况,预测结果偏差较大。本文介 绍了常用流变力初值的确定方法,并提出了一种新 的、预测效果较好的流变力初值确定方法。 1 常用流变力初值确定方法及其改进方法 1 1 假定“凝固点”法及其改进方法 假定“凝固点”法是u y t t e n d a e l e 和s h a m b a u g h 提 出的方法H j 。这种方法需要先假定一个“凝固点”位 置,然后估计一流变力的初值进行迭代计算,直至满 足作用于纤维凝固部分累加的重力和气流拉伸力
8、之 和等于“凝固点”处的流变力这一条件,这时用于求 解的流变力初值即为所求的初始流变力R 。此方 法( 简称方法A ) 存在着缺陷,即需指定纤维的固化 长度( 其规定了求解区间长度互) ,故模型预测的偏 差较大,有时甚至不能求解。为此对该方法进行了 改进( 改进后称为方法A ) ,即用空气速度和纤维速 度相等的点( “等速点”) 来确定乙值。具体实现步 骤是:首先给定一互值,然后按照假定“凝固点”方 基金项目:国家自然科学基金资助项目( 5 0 2 7 6 0 1 0 ) 作者简介:王晓梅( 1 9 7 6 一) ,女,汉,在读博士。主要从事熔喷非织造理论与工艺的研究。 万方数据 PDF Wa
9、termark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 【2 】 纺织学报2 0 0 5 年第3 期 法的步骤进行计算,在满足“凝固点”处力的平衡时, 考察丝条上是否出现“等速点”,若未出现,改变互 值,重复上述过程,直至符合上述条件为止。 1 2 搜索“凝固点”法及其改进方法 搜索“凝固点”法b 1 也需要先估计一流变力的初 值,然后按该初值进行迭代计算,当算到作用在丝条 固化部分累加的重力和气流拉伸力之和等于某点的 流变力时,判断该点前后的丝条直径是否发生变化, 若无变化,则该点即为本次计
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