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.     

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.     

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.     

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.     

涤纶高速纺丝成形过程的实验研究

为研究高速纺丝沿纺程的纤维成形过程,作者研制了测试装置。利用附有热外补偿的、灵敏度为0.2微应变/毫克的高灵敏应变张力头测量了单根粘弹丝条的张力分布。用研制成的高灵敏温度传感器在改进后的零位平衡测试方法下获得了沿纺程的精确的丝条温度分布。发现,3,500米/分高速纺丝纺程上离喷丝板约120厘米处,丝条温度从82℃回升到91℃,并大致维持在该温度直至上油嘴。这是纺丝线上应力诱导取向结晶的证据。开始应力诱导结晶时的应力值为6×10~2牛顿/厘米~2。为表征熔融纺丝过程的回化程度,引入了“纺丝微分模量”E_d(x)=λ(x)dσ(x)/dλ(x);σ(x),λ(x)分别为离喷丝板x厘米处的丝条应力和相对于喷丝板的拉伸比。     

PCL静电纺/熔喷复合材料的过滤性能

以六氟异丙醇(HFIP)为溶剂,进行聚己内酯(PCL)溶液静电纺丝.研究驻极对静电纺丝纤维直径的影响,探讨不同纺丝液挤出速率和质量分数下静电纺/熔喷非织造复合材料的过滤性能.研究表明,随着纺丝液质量分数和挤出速率的增大,复合材料的过滤效率下降.     

聚酰胺酸质量分数对聚酰亚胺纤维直径的影响

静电纺丝是一种有效制备聚合物超细纤维的方法.采用一种可实现收集装置在收集滚筒的旋转轴方向上做往复运动的静电纺丝设备.该设计提高了纤维在收集滚筒上的收集面积,同时也优化了所得无纺布膜厚度的均一性.通过不同溶液质量分数的配比,静电纺丝制备出聚酰亚胺(PI)无纺布膜,电子扫描电镜(SEM)得到纤维表面形貌图片,并对无纺布纤维直径大小和分布情况做出分析表征.     

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.     

内外双层锥面熔体微分静电纺丝实验研究

为了进一步提高单喷头纤维的产量,在熔体微分静电纺丝的基础上,设计开发了一种结合内外锥面的双层熔体微分静电纺丝装置。通过COMSOL Multiphysics数值仿真软件对其电场进行对比分析,得出增加的内层锥面对外层电场有一定的削弱作用。通过实验分析了内层锥面伸出距离对内外层射流的影响,找到了最佳参数,并且在此参数下,验证了不同电压下的纺丝效果,结果表明,随着电压的增加,内外层锥面电场增加程度相同,内外层纤维直径达到了均匀分布。最后分别采用吹风和吸风辅助对纤维进行了细化,为静电纺丝法制备超细纤维的产业化提供参考。     

超高速增压旋压时全膜润滑的临界条件及影响

采用电阻法对超高速增压旋压内螺旋翅片铜管时的全膜润滑进行了研究，利用旋压接触面之间的电阻变化，研究了形成全膜润滑的临界，同时对影响全膜润滑油膜形成的因素进行了分析，试验结果表明：全膜润滑油膜的形成取决于旋压速度和供油压力，其中旋压速度是影响全膜润滑油膜能否形成的关键条件；全膜润滑的形成对扭转偏角和表面粗糙度值的影响较大，但对轴向拉力的影响很小。     

基于DRVI虚拟仪器的锭子振动测试系统的研究

锭子是纺纱机械的标志性零部件，锭子性能的优劣直接反映了纺纱设备水平的高低。本文采用先进的DRVI可重组虚拟仪器平台，利用电涡流传感器、数据采集仪以及DRVI软件，研究了锭子轴心振动轨迹的测量系统。对锭子轴心振动轨迹进行研究。对提高锭子的性能及纺纱质量有重大的意义。     

基于DRVI虚拟仪器的锭子振动测试系统的研究

锭子是纺纱机械的标志性零部件，锭子性能的优劣直接反映了纺纱设备水平的高低。本文采用先进的DRVI可重组虚拟仪器平台，利用电涡流传感器、数据采集仪以及DRVI软件，研究了锭子轴心振动轨迹的测量系统。对锭子轴心振动轨迹进行研究，对提高锭子的性能及纺纱质量有重大的意义。     

小木球在固液两相流中上升规律研究及Magnus力测量

提出了一种可视化实验和计算机图像处理技术,目的是研究小木球在静止液体中自由上升的规律和测量Magnus力的大小．实验结果表明,不同小木球在开始上升后的很短时间内,水平方向和竖直方向的速度分量都会达到一个稳定的最大值,随后以这个最大速度匀速上升．小木球处于稳定上升阶段时所受Magnus力的大小是在对小木球的竖直方向和水平方向速度分量的大小及小木球自旋角速度大小测量之后通过计算得到的．     

静电纺纱电极系统三维电场的边界元法分析

本文应用边界元法分析静电纺纱三维电场。文中简要介绍了多层介质三维电场的边界元法离散化方程,并通过具有解析解实例的计算对该方法作了论证。然后用该方法计算静电纺纱电极系统三维电场,取得两个剖面上等位线的分布,并对纺纱电场作了分析。     

非均匀电场对火焰传播速率的影响

在定容燃烧装置上,通过改变加载电压和电极结构形成了不同的非匀强电场,由此研究了电场对预混层流火焰形状和传播速率的影响.结果表明:在非均匀电场下,尖-网电极对应的火焰形状发生了显著变化,尖-柱电极对应的火焰形状变化较小；受离子风的影响,沿电场方向的火焰水平方向传播速率增加,加载电压越大,火焰水平方向传播速率增加得越多；当加载电压为-5 kV、-10kV、-12 kV时,尖-网电极对应的水平方向平均传播速率分别增加了10.4％、23.7％、34.1％,尖-柱电极对应的水平方向平均传播速率分别增加了2.5％、7.5％、8.8％；加载电压相同时,尖-网电极比尖-柱电极对应的火焰水平方向传播速率增加得更多.     

有限元法分析尖板电极结构的空间静电场分布

为了研究尖板电极结构的空间静电场分布,基于有限元数值计算方法,分别对完全空气介质和空气介质中掺有液态介质的空间静电场的场强变化进行了深入分析。有限元分析结果显示:空气介质的尖板电极结构的空间静电场是极不均匀的电场,在喷嘴尖端位置,场强迅速增加,达到最大场强值。单颗液滴在空气介质中的存在将引起液滴附近场域的场强发生较大变化;多颗液滴对喷嘴尖端的场强沿垂直方向上有明显的拉伸作用,由于液滴自身的场强叠加效应,它对空间静电场产生了垂直向扩张影响,从而扩大了整个空间静电场的电晕区。     

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.     

高分辨率曲轴转角信号发生器

本文论述了利用光的逻辑变换和电信号处理相结合的办法来测定曲轴转角。按这种办法设计成的曲轴转角信号发生器具有光电变换器的尺寸小、转角刻度的分辨率高、功能齐全等特点,可较好地满足内燃机测试对曲轴运动信号的要求。