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纺丝溶液流速分布规律研究

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:图6-6溶液流动初期流速分布云图俯视图图6-7为3000 r/min转速下质量分数为6%的聚氧化乙烯溶液流动稳定后的流速分布云图,由仿真结果可得:当纺丝溶液流动稳定时,在喷嘴入口处与容器中心处均出现溶液流动真空区。溶液流动稳定后喷嘴中纺丝溶液的流速变化较小,沿喷嘴轴线向喷嘴出口方向逐渐增加。图6-8、分别为3000 r/min转速下质量分数为6%的聚氧化乙烯溶液在喷嘴1中间截面与喷嘴2中间截面的湍流动能分布云图。

纺丝溶液流速分布规律研究

如图6-6所示为质量分数为6%的聚氧化乙烯溶液在3000 r/min转速下进行仿真时不同时刻的流速分布云图俯视图,其中图6-6(a)、(b)、(c)、(d)分别为喷嘴内聚氧化乙烯溶液在0.5 s、1.0 s、1.5 s、2.0 s时的速度分布。由仿真结果可得:仿真初期聚氧化乙烯纺丝溶液在喷嘴入口处的流速相对较大,随着仿真时间的延长喷嘴入口处的溶液流速逐渐稳定。容器内纺丝溶液在离心力的作用下向容器两侧流动,由于纺丝溶液黏滞力的作用,容器中心区域首先出现真空区,随后容器壁面附近的纺丝溶液也开始向两侧流动,如图6-6(c)与图6-6(d)所示。喷嘴内部纺丝溶液的流速随着仿真时间的延长而增加,同时沿喷嘴出口方向逐渐递增并于喷嘴出口处达到最大。

图6-6 溶液流动初期流速分布云图俯视图

图6-7为3000 r/min转速下质量分数为6%的聚氧化乙烯溶液流动稳定后的流速分布云图,由仿真结果可得:当纺丝溶液流动稳定时,在喷嘴入口处与容器中心处均出现溶液流动真空区。容器中心处的真空区主要由于纺丝溶液向喷嘴处流动而产生,喷嘴入口处的溶液真空区的大小呈周期性波动,波动周期约为2s。溶液流动稳定后喷嘴中纺丝溶液的流速变化较小,沿喷嘴轴线向喷嘴出口方向逐渐增加。

图6-8(a)、(b)分别为3000 r/min转速下质量分数为6%的聚氧化乙烯溶液在喷嘴1中间截面与喷嘴2中间截面的湍流动能分布云图。由仿真结果可得:喷嘴1与喷嘴2中溶液流动状态呈对称分布,喷嘴中心区域的溶液流速最大并向喷嘴壁面逐级递减,由于科氏加速度的影响,喷嘴内纺丝溶液的流速核心区向喷嘴转动方向发生偏移,与理论分析结果一致。

图6-7 溶液流动稳定后流速分布云图

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图6-8 喷嘴中部截面湍流动能分布云图

图6-9(a)、(b)分别为3000 r/min转速下质量分数为6%的聚氧化乙烯溶液在出口1与出口2处的湍流动能分布云图。由仿真结果可得:出口1与出口2处纺丝溶液的湍流动能呈对称分布,湍流强度主要集中于喷嘴后壁面并沿喷嘴后壁面向喷嘴前壁面逐渐递减。

图6-9 喷嘴出口处湍流动能分布云图

图6-10(a)、(b)分别为3000 r/min转速下质量分数为6%的聚氧化乙烯溶液在出口1与出口2处的静压力分布云图。由仿真结果可得:两喷嘴出口处的压力呈对称分布,与纺丝溶液湍流动能分布云图相吻合。喷嘴轴线处的溶液内部压强最小,喷嘴后壁面处的溶液压力最大,其中最大压强为83.8 kPa。

图6-10 喷嘴出口处静压力分布云图

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