模头气流通道形状对熔喷流场的影响*

郭东军 朱志松 樊 辉 肖坤楠 张 森

1. 南通大学杏林学院，江苏 南通 226019；2. 南通大学工程训练中心，江苏 南通 226019；3. 南通大学机械工程学院，江苏 南通 226019；4. 泰山科学技术研究院，山东 泰安271000

在熔喷非织造工艺中，气流通道中的气体射流可将从模头喷丝孔挤出的熔融聚合物细丝迅速拉伸，并加工成直径达微米级甚至纳米级的熔喷纤维[1-2]。熔喷纤维制品在医疗、过滤、绝缘和保暖等领域中已得到广泛应用。

模头是熔喷纤维生产设备的核心部件，模头性能的优劣直接决定熔喷纤维的细度、晶度和强度等性能[3]。国内外研究人员对熔喷普通模头做了大量的研究和改进工作，并取得了一定的成果。彭孟娜和Krutka等[4-5]应用CFD技术和实验装置研究了Schwarz型熔喷模头中环形喷嘴阵列多相射流的气流场，提高了Schwarz型熔喷模头气流场的性能。Xin等[6]通过数值模拟研究了双槽角度对气流的影响，发现靠近模头的双槽角度较大时，流场气体的流速、压力和温度峰值较高，当双槽角度为70°时可产生较细的纤维。辛三法等[7]研究了气槽外沿附件长度对流场的影响，结果表明，随着气槽外沿附件长度的增加，气流的最大流速和最大压强减小，最大温度无明显变化。成园玲等[8]和承婷婷等[9]通过在模头端面加装辅助喷嘴，得出辅助喷嘴喉部宽度越小、出口宽度越大、缩扩比越好，则气流的速度越大、速度与温度的衰减越小的结论，明确了熔喷模头形状对气流场和纤维线密度的影响。王玉栋等[10-11]通过在熔喷模头端部添加稳流器，使气流在新模头中的流速提高了6.9%，并降低了靠近模头区域气流的回流速度、温度衰减率及湍动能峰值，纤维运动平稳。……