微孔挤出数值模拟实例分析

1.挤出模型建立

（1）建立几何模型与网格划分。微孔挤出模型包括孔中流动部分与挤出成形两部分，几何模型与网格划分如图1-11 所示。

图1-11　微孔挤出几何模型和网格划分

（2）材料参数设置。材料的参数设置如表1-5 所示。

表1-5　模拟参数设置

续表

（3）边界条件。(www.xing528.com)

① 壁面条件。忽略壁面滑移，则法向速度Vn＝0，切向速度Vs＝0，设置壁面温度为纺丝组件的温度285℃。

② 自由表面条件。法向速度Vn＝0，法向应力fn＝0，切向应力fs＝0。设置热对流交换。

③ 熔体出口条件。熔体以一定的压力流入喷丝板导孔，忽略重力与惯性力的影响，但丝从喷丝板喷出后受到卷绕机拉伸作用，设拉伸力为10N 时，设置fn＝10，fs＝0。

2.模拟结果分析

图1-12 为喷丝板微孔挤出的剪切速率分布图，从图中可以看出，在喷丝板微孔出口处，纤维截面出现一段明显胀大现象，纤维在微孔内部时剪切速率较大，最大剪切速率值为12550s-1。而纤维从微孔喷出后剪切速率逐渐变小，之后趋于稳定。

图1-12　纤维挤出剪切速率分布

以微孔入口为零点，即X＝0，纤维沿着喷丝板微孔轴线方向的速度变化情况如图1-13所示。从图可以看出，熔体在喷丝板微孔内时，微孔中心处速度最大，达到0.5347m／s，越靠近微孔壁面，速度越小，沿着喷丝板微孔轴线方向，熔体速度逐渐减小。在X＝0.8mm 时，整个纤维截面上速度基本趋于一致。

图1-13　纤维挤出速度变化图