电场分布对静电纺丝纤维直径的影响

为了研究电场对静电纺丝纤维直径的影响,设计两种具有不同电场分布的单针头和辅助板静电纺丝装置,采用聚氧化乙烯(PEO)为原料,在两种纺丝装置中,分别设计不同纺丝电压、纺丝接收距离和纺丝流量参数下的对比试验.并用Maxwell软件模拟纺丝装置中的电场强度分布,结合试验结果说明电场分布影响静电纺丝的纤维直径,从而得出在均匀电场中所纺丝的纤维直径较小.     

熔体静电纺丝中电极材质和形状对电场和纤维的影响

电场强度大小及分布对静电纺丝工艺的成纤形貌和接收面积具有重要影响。采用COMSOL Multiphysics分析软件建立电场分析的有限元模型,分别研究了熔体静电纺丝工艺中接收电极材质和形状对电场分布的影响,结果表明塑料在一定程度上削弱了电场强度,但是增加了电场的均匀度。通过扫描电子显微镜观测了接收电极材质和形状对纤维直径和形貌的影响,发现在不同的接收电极形状中,中空电极内环边缘电荷聚集,纤维摆动路径延长,获得较多的羊毛圈状纤维;对于方格状电极板,由于大方格的孔隙较大,削弱了电场,纤维直径较粗,中方格尺寸相对适中,可能对电场有一定的均化作用,因此降落到中方格电极板上的纤维沉积面积最大。     

电场均匀性对三孔和三针头静电纺丝的影响

为了研究电场分布对静电纺丝纤维直径的影响,设计一种以孔代替针头的平面三孔静电纺丝装置,与传统三针头静电纺丝装置进行对比试验,同时用Maxwell软件对两种静电纺丝装置的电场分布进行模拟.试验与模拟结果表明:以孔代替针头的纺丝装置中的电场分布更加均匀,所纺纤维直径更小且分布更加均匀.     

高压静电纺丝机工作电场FEM分析

为有效提高纺丝的收集效率和纺丝的性能,以自行设计的新型卧式高压静电纺丝机为研究对象,通过合理简化纺丝机结构设计,建立了纺丝工作电场的线性有限元模型,总结了ANSYS数值模拟结果,发现:静电纺丝工作电场的电势和电场强度矢量横向成轴向对称分布,且场强最大值出现在喷丝管管口处,约2. 64×106 V/m,方向垂直钢板向上,与实际情况十分吻合.同时,场强随着距离负极板越近,下降的越快,尤其是在靠近喷丝管管口处的一小段距离内,场强值急剧下降.在靠近收集装置时,场强值已下降到相对较小的范围以内,这些将对整个纺丝过程的稳定性产生影响,表明纺丝机工作静电场结构参数需进一步合理设计,为后续实施静电纺丝装置结构的优化设计提供了依据.     

熔体静电纺丝3D电场模拟

采用有限元分析软件ANSYS对熔体静电纺丝平台模型进行三维电场模拟。分析了纺丝系统在不同电压下的电场分布情况，重点讨论了内锥面喷头间距对纺丝尖端电场的影响。发现在间距为100mm时，内锥面喷头纺丝尖端场强分布最为均匀|纤维路径上的场强随着喷头数量、施加电压的增加而增加，随着喷头间距增加无明显变化；场强较强处出现在纺丝尖端和接收板边缘。在模拟基础上研发了新型一分四的熔体微分静电纺丝机，制备了均匀分布的纤维，为进一步设计纳米纤维宏量化生产的纺丝设备提供参考。     

静电纺丝的电场分布对纳米纤维取向的影响

旋转收集法是静电纺丝中收集取向纤维的主要方法,但试验表明仅仅依靠高速旋转难以获得取向纤维,由此表明许多因素影响纤维取向.采用Maxwell软件对静电纺丝中不同条件下的电场分别进行仿真,分析了电场分布对纤维取向的影响.根据仿真结果,提出了改善电场分布和增强纳米纤维取向效果的有效方法,包括选择对称的框架结构、穿套辅助板的喷丝嘴、中继环形电极,按照最佳电场分布改进静电纺丝装置,并进行了静电纺丝,获得了取向较高的静电纺纳米纤维,证实了该仿真结果的准确性.     

利用Matlab软件数值模拟均匀带电椭圆形环在中心轴线上的电势及电场分布

在直角坐标系中分别表示出了均匀带电椭圆形环在中心轴线上任意位置处的电势及电场。并利用数值模拟显示了在中心轴线上的电势分布和电场分布,图象显示在中心位置处电势最大随着离中心点距离的增大电势越来越小且电势是以中心点为对称点,在无穷远处电势为零;电场也是以中心点为对称点并在中心点处电场强度为零,远离中心点时电场强度逐渐增加达到最大值时电场强度随着离中心点距离的增加再逐渐减小,在无穷远处电场强度变为零,电场强度以中心点为对称点且方向相反。     

电场分布对静电纺PEO纤维取向度的影响

为了探究电场分布对静电纺PEO纤维取向度的影响,将平面单孔喷嘴纺丝装置与传统的针型喷嘴纺丝装置进行对比试验,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)方法测定静电纺纤维的取向度,比较不同工艺参数下纤维取向度的变化,同时利用Comsol软件对两种喷嘴内部和外部的电场进行模拟.试验与模拟结果表明,静电纺丝电场在初始阶段对纤维取向度有明显的影响,针型喷嘴所纺纤维取向度比孔型喷嘴所纺纤维取向度高,而孔型喷嘴所纺纤维的取向度变化更均匀.     

一种新型静电纺丝装置及其喷头的电场模拟

针对目前静电纺丝装置产量低、纺丝不稳定的问题,设计了一种新型静电纺丝装置并对其喷头进行静电场模拟.首先,对新型静电纺丝装置进行了总体设计;然后,对锯齿式纺丝喷头、刷液头、辅助运动机构等部件进行具体设计分析;在此基础上,运用有限元分析软件COMSOL Multiphysics 5.3建立喷头模型,分析其外部电场的分布规律,理论上验证喷头纺丝的可行性;最后通过静电纺丝实验调整优化喷头设计及纺丝工艺参数.纳米纤维形貌特征的电镜观察结果表明,锯齿式静电纺丝装置可以实现纺丝的连续化,使纳米纤维的规模化生产成为可能.     

用于流体边界层控制的电磁场计算

利用电磁场作用于电介质溶液的Lorentz力可以控制溶液的流动.基于电磁场的基本方程,利用有限差分法,对置入流动弱电解质中圆柱形电磁激活板周围的电势、磁势、电场强度、磁场强度和Lorentz力进行了数值模拟,并对其分布做了分析.结果表明:电势、磁势、电场强度、磁场强度和Lorentz力沿展向均呈周期分布,沿法向则以指数规律迅速衰减.极板宽度越宽,衰减越慢,渗透深度越大,Lorentz力脉动性越小.     

最大熵原理研究二维有极分子电介质的极化规律

最大熵原理是自然界的一个基本原理,在很多领域得到了广泛应用。使用最大熵原理,研究了二维有极分子电介质在电场中的电极化规律。结果发现,当电场强度不大时,电极化强度与电场强度成正比关系;但当电场强度很大时,电极化强度与场强的线性关系不再成立,而呈现较复杂的非线性关系。     

用最大熵原理研究极性分子电介质的极化

最大熵原理是自然界的一个基本规律,它在很多领域得到广泛应用。本文从电介质的微观结构出发,使用最大熵原理研究了极性分子电介质在电场中的极化规律。结果发现,当电场不很强时,电极化强度与电场强度成正比;但当电场很强时,电极化强度与电场强度成非线性关系。结果说明,电介质是线性的还是非线性的,还要看它所处的电场情况。     

新型离心-脉冲电场联合破乳设备数值模拟及实验研究

设计了一种新型离心-脉冲电场联合破乳装置实验系统,该系统将离心力、电场力以及重力有机的结合在一起,集合了现有破乳分离装置的优点。通过Ansys-fluent软件模拟离心场作用下速度场和油水相分布情况,以5#白油与超纯水配制的水体积分数为10%的W/O型油水乳化液为研究对象,进行高频/高压与离心场耦合作用和联合作用的实验研究。确定了最佳电场破乳参数为电场频率2000 Hz。并分析比较了离心转速在耦合和联合作用下的不同效果,结果表明耦合作用下破乳效果与转速大小成反比,相反联合作用下破乳效果与转速成正比。     

Theoretical Mechanism Analysis of 3D Free Surface Electrospinning

Electrospinning is a new type of free-end spinning built on the electric field. The electric force of polyacrylonitrile( PAN)polymer solution overcomes the surface tension of the solution,and then it causes wave and forms jet flow. In the process of injection,the solution is evaporated or solidified,eventually forming a fiber on the receiving device. Different from ordinary single needle head,in the study,a new type of 3D free surface spinneret is used to produce multiple jets at the same time, and this will greatly improve production efficiency. In the paper,the model of 3D free surface is analyzed by the theory of fluid mechanics. The relationship among the wave length,surface tension and the electric field is obtained.After the mechanical analysis on the stable period of the jet,the relationship between the jet radius and the distance from the spinneret to jet is carried out. At the same time the relationship between the jet velocity and the tensile force is carried out. After mechanics analyzing on the unstable period of the jet,it can be concluded that the radius of the jet is inversely proportional to one half power of the distance from the jet to the spinneret,and the electrostatic spinning jet's velocity is directly proportional to one half power of the tensile force. After the mechanical analysis of the unstable period of the electrospinning jet,it can be concluded that the radius of the jet is inversely proportional to one fourth power of the jet intercept point distance.     

温度和外加电场对水分子团簇影响的分子动力学模拟

应用分子动力学（MD）模拟方法研究了温度从273～373K，电场强度从0-2×10^10V／m时水分子团簇的热力学性质、微观结构和动力学性质．研究发现，内能与温度成正比与电场强度成反比，通过分析径向分布函数，我们得知，温度升高使水的氢键作用减小，外加电场增加使氢键作用增强，使水的有序程度加强．水的自扩散系数随温度升高而增大，随电场强度的增加而减小，且在低温时，有电场时水的自扩散系数是无电场时的十分之一．     

电场处理油葵种子萌发期的生物效应与处理条件的关系

油葵种子经不同电场条件处理,用PEG(聚乙二醇)模拟水分胁迫,测定了不同电场处理条件对种子萌发期的发芽率、SOD(超氧物歧化酶)和POD(过氧化物酶)活性以及MDA(丙二醛)含量的影响,给出了生物效应与处理条件的关系.结果表明:不同电场处理条件对种子各种生物量的影响程度不同.在0.5～6.0kV/cm场强范围内,生物量随场强增加呈振荡型变化.结果也表明,种子经适当电场处理一定时间,可以提高种子的抗旱能力.