闪蒸纺丝减压式喷头结构优化数值模拟

摘要

为优化闪蒸纺丝减压式喷头结构，以公开的闪蒸减压式喷头结构为基础，构建多种结构参数的几何模型，然后利用Fluent软件模拟计算闪蒸纺丝液在不同结构参数喷头内的流动状态与运动轨迹，分析纺丝液的速度及压力的分布与变化趋势，并结合闪蒸纺丝过程中的相分离原理、气泡成核原理等，得到不同减压式喷头结构对纺丝液速度、压力及涡量的影响。结果表明：喷头结构不变，改变纺丝液的初始压力，减压率不变；减压孔内径与喷丝孔内径之比决定了闪蒸纺丝液的压降幅度，内径比相同，减压率也相同。在初始压力12 MPa的纺丝条件下，为减少能量损耗，保持纺丝液的均匀流动性及提高纺丝液成核质量，减压孔内径与喷丝孔内径之比以1.2为最佳，减压孔出射角度与喷丝孔入射角度分别以90°和100°为最佳，减压室内径和长度分别以30 mm和70 mm为最佳。研究结果可从理论角度指导优化闪蒸纺丝工艺，为闪蒸纺丝减压式喷头结构优化提供参考。

关键词

闪蒸纺丝 / 减压式喷头 / 结构优化 / 数值模拟 / 减压室 / 纺丝液 / 速度 / 压力 / 涡量