对熔喷气流拉伸一维数学模型的改进研究

改进了Shambaugh等提出的熔喷气流拉伸一维数学模型,考虑了聚合物熔体密度和比定压热容随温度变化时的情况,引入了幂律流体本构方程,并讨论了聚合物体积流量等参数对纤维直径的影响.     

Numerical Simulation of the Air Jet Flow Field in the Melt Blowing Process

The theoretical model of the flow field of the dual slot die in melt blowing process is founded. The model is solved numerically with finite difference method. The distributions of the air velocity component in x direction along x-axis and y-axis and the air temperature distributions along x-axis and y-axis are obtained via numerical computation. The computation results coincide with the experimental data given by Harphain and Shambaugh. The distributions of the air velocity and air temperature are introduced into the air drag model of melt blowing. The model prediction of the fiber diameter agrees with the experimental data well.     

Studies on Melt Spinning of Sheath-Core Bicomponent Fibers: Fundamental Equations on the Dynamics of Melt Spinning

An attempt was made to numerically compute the temperature profile within the melt spinning of sheath-core bicomponent fibers by deriving a set of simultaneous partial differential equations. The effects of acceleration, gravity, and air friction on the kinetics of the polymer were included and the upper-convected Maxwell model as the constitutive equation was adopted in this model. The sheath-core bicomponent fibers were partitioned into a serial of circular cross section and it is assumed that each circular cross section has a temperature gradient while conducting the equation of energy balance. A mathematical model was developed to describe the melt spinning of sheath-core bicomponent fibers.     

冷却单螺杆内聚合物熔体传热模型

基于聚合物熔体在冷却单螺杆内传热,引入平均温度表征螺槽深度方向的熔体温度变化,将黏性生热简化为内热源,建立聚合物熔体传热理论分析模型;基于模型分析了冷却单螺杆的结构参数与工艺参数对聚合物熔体冷却过程的影响规律,并通过计算流体动力学（CFD）模拟验证模型的准确性。结果表明,当螺槽深度为5~9 mm、螺纹升角为30°~50°时,通过增大螺槽深度和螺纹升角,同时降低螺杆转速和减少产量,能够有效增强冷却单螺杆内聚合物熔体的冷却效果,此时模型能够满足冷却单螺杆内聚合物熔体的降温需求。数值模拟值与模型计算值的最大相对误差为1.21%,表明聚合物熔体传热模型能够预测冷却单螺杆内聚合物熔体的冷却过程,可以为串联挤出发泡系统中冷却单螺杆的设计提供一定的理论参考。     

气体辅助注射成型充模过程数学模型的建立

根据气体辅助注射成型充模过程的特点,从流体力学基本理论出发,引入合理的假设和简化,建立了描述熔体运动和气体穿透的数学模型,并在边界条件中反映出气体穿透和表面张力对熔体充填的影响．     

制备长玻纤增强聚丙烯复合材料的熔融浸渍过程分析

以玻璃纤维/聚丙烯为研究对象,建立热塑性熔融树脂浸渍纤维的理论模型,模型表征在实验过程中不同加工工艺条件、熔体黏度以及纤维结构对树脂完全浸渍纤维束所需时间的影响,同时探讨了相关机理。树脂浸渍纤维的程度通过所制试样的层间剪切强度来表征,并通过扫描电镜对预浸带界面进行研究,结果表明：纤维束在浸渍机头中的停留时间、浸渍机头的温度、纤维束展宽以及选择不同的树脂基体,均将影响树脂与纤维两相间的界面结合,并最终影响材料的力学性能;树脂基体中添加相容剂马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）在玻璃纤维和树脂基体两相间能够起到交联作用,明显提高两相间的界面结合强度,使得复合材料的力学性能优于未添加PP-g-MAH的试样,但在基体中添加过多的PP-g-MAH,试样的力学性能则表现出下降的趋势。     

工艺参数对高光制品收缩及翘曲变形的影响

为了分析工艺参数对大型平板高光无痕注射成型(RHCM)制品收缩及翘曲变形的影响,以空调柜机出风面板RHCM产品开发为例,利用MOLDFLOW软件建立RHCM有限元模型并进行模拟分析,采用田口实验设计方法分析工艺参数对产品综合质量的影响,采用单因素实验方法分析了模具温度对制品收缩和翘曲变形的影响,以及不同模具温度下工艺参数对制品收缩和翘曲变形的影响.结果表明:工艺参数对制品综合质量影响的大小顺序依次为熔体温度、保压压力、加热时间、保压时间、冷却时间、注射时间;当模具温度升高到材料的玻璃化转变温度并进入RHCM区域时,制品的体积收缩率和翘曲变形量呈减小的变化趋势,当加热时间为35s时,制品的综合质量最好;在不同的模具温度下,制品的收缩率和翘曲变形量随熔体温度的升高而呈现出准线性增长的变化趋势,随保压压力的增大而减小,随保压时间的增加而呈小幅波动变化.     

注塑模流动模拟的数学模型

本文根据注塑件大多为薄壁零件的实际,采用了合理而必要的假设,结合相应的边界条件,分别阐述了熔体在浇注系统和型腔内流动的数学模型和熔体的粘度模型,利用这些模型可以在计算机上模拟包括流道在内的任意形状的三维薄壁件的注塑流动过程.     

芳香型聚胺醚及其连续玻纤增强复合材料的性能研究

以双酚A二缩水甘油醚（DGEBA）和对甲氧基苯胺为单体制备了芳香型聚胺醚,并通过原位聚合的方法制备了连续玻纤增强热塑性聚胺醚（GF/PHAE）复合材料。研究了DGEBA/对甲氧基苯胺体系的反应特性、动态黏度、熔体流动速率（MFR）、耐热性及聚胺醚浇注体和GF/PHAE复合材料的力学性能,采用红外光谱法（FT-IR）对聚胺醚进行了结构分析,并借助SEM分析了GF/PHAE复合材料的断面形貌。研究结果表明：DGEBA/对甲氧基苯胺体系在25 ℃下放置85 min后黏度为2100 mPa•s,黏度较低有利于纤维的浸润;聚胺醚为可熔融的热塑性聚合物,反应时间5 h、反应温度140 ℃下制备的聚胺醚熔融指数较低为1.4 g/10min;聚胺醚的玻璃化转变温度（Tg）为86.7 ℃,起始分解温度为310.2 ℃;聚胺醚浇注体的弯曲强度126.9 MPa,弯曲模量10.2 GPa;当玻纤体积分数为59.3%时,GF/PHAE复合材料弯曲强度1327.2 MPa,弯曲模量21.8 GPa,层间剪切强度86.2 MPa;SEM断面分析表明聚胺醚对玻璃纤维具有良好的界面黏接。     

热流道注射成型的拖曳换料

在热流道注射成型过程中，换料不彻底和费时常常影响制品的质量和生产率，在生产中，采用多次注射法或以白色材料作为换色的过渡料等方法实现快速换料．作者基于聚合物熔体的流变行为，提出了拖曳换料的概念，建立了新料熔体和旧料熔体在热流道系统中共同流动的物理模型和数学模型．结果表明该模型较好地解释了注射速度、注射压力、粘度、温度、热流道模具的结构等对拖曳换料效率的影响；当热流道模具采用分区加热、多点控温技术时，控制新、旧料熔体的粘度小，可以明显提高换料后期的换料能力，改善生产中先易后难、先快后慢的换料过程，提高整个过程的换料能力．     

镁合金熔体中超声空化泡行为的数值模拟

以超声空化理论为基础,应用Matlab软件对Rayleigh-Plesset方程进行了数值模拟计算,主要研究了不同超声条件(超声频率、声压幅值和空化泡初始平衡半径)对镁合金熔体中空化泡行为的影响,并且探讨了声压幅值和熔体主体温度对空化泡崩溃时的泡内温度和压力的影响.结果表明,较低的超声频率和熔体主体温度、较高的声压幅值以及小于或等于共振尺寸的空化泡初始平衡半径有利于超声空化效应.     

不同黏度聚丙烯流动性能及其皮芯型纺黏纤维

研究了不同黏度聚丙烯熔体的表观黏度与切变速率、温度之间的关系,并比较了不同黏度聚丙烯熔体制得的皮芯型纺黏纤维的力学性能和结构。结果表明:随着温度的升高,黏度越大的聚丙烯熔体的表观黏度减小速率越快;随着切变速率的加快,熔体的表观黏度不断减小。在相同的纺黏工艺条件下,低黏度的聚丙烯熔体制得的皮芯型纤维更细,断裂强度更小;与机械牵伸工艺相比,聚丙烯复合纤维的解取向程度改变不明显,黏度越小的聚丙烯复合纤维取向度和结晶度越大。采用不同黏度聚丙烯熔体制备的皮芯型纺黏纤维,仅部分纤维截面会呈现皮芯型结构。     

聚合物熔体流变特性及其对纺丝组件内流场的影响

测定了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、常压阳离子染料可染聚合物(ECDP)熔体的流变特性;通过计算流体力学方法对纺丝组件内的流场进行模拟,并利用粒子图像测速(PIV)实验验证了数值模拟的准确性;通过建立的数值模拟方法研究了聚合物熔体的流变特性对纺丝组件内流场的影响。结果表明：在270~290℃的温度范围内,PET和ECDP的流变指数n均随着温度的升高而增大并接近1,聚合物熔体的黏度随着剪切速率的增大而减小;流体的稠度系数K对纺丝组件内的速度场几乎无影响,但对压力分布影响较大,入口压力随着K的增大而增大;流变指数n对纺丝组件内的压力与速度分布有影响,入口压力和入口流速随着流变指数的增大而增大;流体在砂腔内的流速较小但分布较为均匀,在砂腔上游,流变指数越大,流体流速越大;聚合物熔体在喷丝板外圈的喷丝孔之间形成滞留区,并且流变指数越大,滞留区越小,喷丝孔内外圈的流量分配越均匀。     

注空气管内原油蒸气爆炸过程数值分析

 在注空气采油生产过程中,必须高度重视可燃油蒸气的爆炸问题。本文借助AutoReaGas气体爆炸模拟软件对注空气管内原油蒸气在高压状态(30MPa)不同初始温度下发生爆炸的过程进行了数值模拟。结果表明,爆炸产生的超压可达450MPa,温度可达2400K,会对油管和井口采气树等设施造成严重破坏;管内爆炸超压值与初始温度关系密切,在爆炸冲击波与反射波未叠加前,初始温度升高会导致爆炸超压的下降,在叠加区域内爆炸初始温度升高会导致爆炸超压的明显升高,750m远处压力基本不再变化;初始温度对爆炸温度影响甚微,初始压力为30MPa时,无论初始温度多大管内温度在距井口600m以后都恢复到初始温度。分析可知,爆炸只会造成充气区域及其附近管段内压力和温度急剧升高,对远场作用不明显。     

光子晶体光纤及在光纤光栅中的应用

从光子晶体光纤(PCF)与普通光纤在光纤结构上的差异出发,简要分析了PCF的导光原理与单模特性,探讨了基于PCF的光纤光栅的稳定性,基于聚合物填充多孔光纤的长周期光纤光栅的温度调谐性能,以及纯结构性非光敏纤芯长周期光子晶体光纤光栅的原理,从一个方面说明了光子晶体光纤的潜在应用。     

连续纤维增强聚丙烯复合材料的熔融浸渍理论模型与表征

通过分析熔融树脂对连续纤维的浸渍过程建立熔融浸渍理论模型,该模型将材料物性参数(纤维直径、纤维束展宽及厚度、树脂黏度等),设备参数(浸渍辊数、浸渍辊形状参数等)以及加工工艺参数(牵引速度、加工温度等)等结合起来,可以预测复合材料的浸渍程度及其变化趋势。对所制备复合材料的孔隙率测试以及虹吸实验表明,该理论模型能定量描述浸渍辊数、牵引速度以及加工温度等对浸渍效果的影响,而测试材料孔隙率是衡量浸渍程度的简捷易行的方法。     

液态浸渗法制备复合材料的压渗动力学特性

就液态浸渗法制备短纤维增强金属基复合材料工艺中，液态金属对纤维预制件的压力浸渗过程提出一种动力学模型．获得了挤压时间与液体温度和压力之间的关系．为短纤维／金属复合材料及生物工程材料的制备工艺提供了理论依据．     

熔喷非织造材料在空气过滤领域的技术发展研究

由于熔喷非织造材料在空气过滤方面具有高效、低阻、抗菌、节能的优势,使熔喷非织造材料的空气过滤市场越来越大。随着现代工业技术和世界经济全球化的发展,科学技术在熔喷非织造空气过滤材料上得到广泛应用,发展生物可降解熔喷材料、熔喷纳米纤维、双组份熔喷、驻极处理等代表了熔喷非织造空气过滤材料的技术发展方向。     

热熔粘合聚丙烯熔喷非织造布的结构与性能

本文采用了广角X光衍射、差示扫描量热法、扫描电子显微镜技术,对热熔粘合聚丙烯熔喷非织造布的结构和形态进行研究。讨论了粘合温度对非织造布的几何尺寸和机械性能的影响。结果表明,球晶是熔喷聚丙烯纤维的主要结构形式。在不同的热粘合条件下,球晶的结晶变体中可以出现α晶,或是拟六方酝晶,以及两者的混合形式。粘合温度对纤维的结晶度和晶粒尺寸,及非织造布的热收缩和厚度具有较大的影响。热粘合温度在软化点出现非织造布强度峰值。     

三光气法合成聚碳酸酯及工艺研究

利用三光气(BTC)与双酚 A(BPA)为原料,采用常规界面缩聚方法可以制备出大分子量线形聚碳酸酯.分析单体摩尔配比、氢氧化钠用量和油相浓度对聚合物分子质量的影响的结果表明:(1)在温度为36℃、三光气过量25%、双酚 A/NaOH摩尔比为3.00/7.50、油相浓度为0.21mol/L 时,可以制得特性黏度为3.45dL/g 的 PC;(2)在氮气氛围中起始分解温度为465℃,在空气氛围中,加入0.5份亚磷酸酯抗氧剂的起始分解温度即达到464℃,如此条件下制成的聚合物的热稳定性较好,便于成型加工