弯管形喷嘴喷丝头的三维结构如图4-20（a）所示。溶液罐体的长度为60 mm，罐体的管道直径与喷嘴入口直径一致。弯管形喷嘴喷丝头网格模型如图4-20（b）所示，采用非结构化网格划分，网格结构为四面体网格。整体网格的最大网格尺寸设置为0.1 mm。弯管形喷嘴喷丝头的边界层网格结构为六面体棱柱网格，边界层一共分为3层。
图4-20 弯管形喷嘴喷丝头模型
弯管形喷嘴的总长度选取为20 mm。选取弯管形喷嘴的入口段长度、入口直径、出口直径、弯管曲率半径和弯管圆心角作为正交试验设计的5个因素，分别用A、B、C、D、E来表示。每个因素有4个水平，如表4-10所示。
表4-10 弯管形喷嘴的正交试验因素水平
以纺丝溶液在弯管形喷嘴内的出口速度作为试验指标，选择L16（45）正交试验设计表格，16组试验方案和数值计算结果如表4-11所示。
表4-11 弯管形喷嘴的正交试验结果
根据表4-11可以得到，16组试验方案中不同结构参数组合的弯管形喷嘴内溶液流速分布云图如图4-21所示。从图中可以看出，弯管形喷嘴内纺丝溶液流速从右侧喷嘴入口到左侧喷嘴出口呈递增趋势。(www.xing528.com)
图4-22为16组试验方案中纺丝溶液在弯管形喷嘴出口截面的流速分布云图。从图中可以看出，试验1、试验7、试验8、试验10和试验15的喷嘴出口截面的溶液流速分布较为均匀，纺丝溶液流速高速区域靠近喷嘴出口截面中心，表明弯管圆心角为30°和45°的弯管喷嘴有助于形成稳定的纺丝射流。由试验3、试验4、试验6、试验11和试验12可知，弯管圆心角为60°和75°的喷嘴出口截面的溶液流速的高速区域趋向于喷嘴出口管壁，流速分布不均匀，不利于纺丝射流的稳定性。
图4-21 16组试验方案中弯管形喷嘴内溶液流速分布云图
为了研究弯管形喷嘴各因素对纺丝溶液出口速度的影响程度及判断最佳的因素组合，需要对16组正交试验方案中纺丝溶液在弯管形喷嘴内的出口速度进行极差分析，极差分析结果如表4-12所示。
表4-12 弯管形喷嘴正交试验的极差分析
弯管形喷嘴正交试验的极差分析结果表明，弯管形喷嘴的试验因素对溶液出口速度影响程度的主次顺序为CBAED，即弯管形喷嘴出口直径对纺丝溶液出口速度的影响最大，其次是入口直径、入口段长度、弯管圆心角和弯管曲率半径；弯管形喷嘴最佳因素组合为A4 B4 C1 D3 E2，即弯管形喷嘴总长度为20 mm的前提下，喷嘴入口段长度为10 mm，入口直径为16 mm，出口直径为0.6 mm，弯管曲率半径为7 mm，弯管圆心角为45°时，纺丝溶液在弯管形喷嘴内出口速度最大。
图4-22 16组试验方案中弯管形喷嘴出口截面的流速分布云图
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