《高速離心力場作用下射流與納米纖維運動研究》是2021年華中科技大學出版社出版的圖書。
基本介紹
- 中文名：高速離心力場作用下射流與納米纖維運動研究
- 作者：張智明
- 出版社：華中科技大學出版社
- 出版時間：2021年11月1日
- 頁數：174 頁
- 開本：16 開
- 裝幀：平裝
- ISBN：9787568072571
內容簡介,作者簡介,圖書目錄,
內容簡介
本專著針對傳統靜電紡絲高壓電場下製備納米纖維的生產效率低、製備材料單一和聚合物溶液污染等難題，提出高速離心力場作用下利用聚合物溶液射流的表面張力、黏彈力製備納米纖維方法，闡述研究射流、纖維、紡絲機構有關動力學問題和納米有序收集機理，為克服傳統納米纖維製備方法的缺陷、提升納米纖維質量和產量及高速離心力場作用下製備納米纖維動力學最佳化設計奠定基礎。本專著在學術上提出了一種新的纖維製備方法和紡絲機構最佳化，可以為該方向研究人員提供理論參考。
作者簡介
張智明，男，武漢紡織大學機械工程與自動化學院教授。主要教學成果：1.協同創新下紡織機械卓越人才培養的優質資源共享研究. 中國紡織工業聯合會紡織教育教學成果獎. 二等獎. 證書編號: 2017-GJ-091. 2.湖北省“創青春”大學生創業大賽創業計畫賽銅獎. 武漢星晨印花設備有限責任公司. 第一指導老師.主要科研成果：1、國家自然科學基金面上項目. 高速離心力場作用下射流與納米纖維運動及納米成紗機理研究. 項目編號：51775389，研究時間：2018.1-2021.12. 主持2、湖北省自然科學基金面上項目. 基於電磁耦合的新型高速紡紗錠子機理研究. 項目編號：2012FFB04601. 主持3、“十一五”國家科技支撐計畫項目子課題. 新型紡紗和紗線準備裝備的智慧型閉環張力控制技術. 項目編號：2009BAF39B01. 主持4. 湖北省高等學校省級教學研究項目. 面向新工科的紡織機械卓越人才核心能力和教學模式的研究. 項目編號：2018350. 主持5. 湖北省高等學校省級教學研究項目. 協同創新下紡織機械卓越人才培養的優質資源共享研究. 項目編號：2014311. 主持主要著作：《精通Pro/ENGINEER中文野火版（零件設計篇）》，中國青年出版社，2014。
圖書目錄
第1章 緒論1
1.1 引言1
1.2 納米纖維材料的基本概念1
1.2.1 納米科技1
1.2.2 納米材料3
1.2.3 納米纖維5
1.3 傳統納米纖維製備方法簡介6
1.3.1 靜電紡絲法6
1.3.2 熔融紡絲法9
1.3.3 其他紡絲法11
1.4 高速離心紡絲國內外研究進展15
1.4.1 高速離心紡絲法的提出與發展15
1.4.2 離心紡絲裝置類別18
1.4.3 高速離心紡絲納米纖維23
1.5 紡絲噴嘴結構的國內外研究現狀25
1.5.1 靜電紡絲噴嘴研究進展25
1.5.2 熔噴紡絲噴嘴研究進展26
1.5.3 離心紡絲噴嘴研究進展27
1.6 本書的研究內容和方法29
1.6.1 研究目標與研究內容29
1.6.2 研究方法與技術路線30
第2章 高速離心紡絲原理32
2.1 高速離心紡絲製備機理32
2.1.1 高速離心紡絲基本裝置32
2.1.2 高速離心紡絲基本過程37
2.2 工藝參數對納米纖維形態的影響43
2.2.1 紡絲溶液參數對纖維形態的影響44
2.2.2 噴嘴參數對纖維形態的影響48
2.2.3 電動機轉速52
2.2.4 收集距離54
2.2.5 環境參數54
2.3 本章小結56
第3章 紡絲溶液在噴嘴內流動數學模型57
3.1 噴嘴內紡絲溶液的運動57
3.1.1 紡絲溶液靜止階段57
3.1.2 紡絲溶液層流階段58
3.1.3 紡絲溶液湍流階段58
3.2 紡絲溶液錐體形成機理59
3.2.1 紡絲溶液表面張力對溶液錐體的影響60
3.2.2 紡絲溶液黏滯力對溶液錐體的影響61
3.3 噴嘴內紡絲溶液運動的數學模型62
3.3.1 紡絲溶液連續性方程62
3.3.2 紡絲溶液運動方程62
3.3.3 紡絲溶液流變方程63
3.4 噴嘴內紡絲溶液流動的理論模型63
3.5 噴嘴內紡絲溶液的運動規律與受力分析65
3.5.1 相對靜止階段紡絲溶液的運動規律65
3.5.2 相對流動階段紡絲溶液的運動規律67
3.5.3 紡絲溶液層流轉變為湍流的臨界流速69
3.6 噴嘴處紡絲溶液錐體受力分析69
3.7 本章小結73
第4章 高速離心紡絲噴嘴最佳化設計74
4.1 離心紡絲噴嘴結構74
4.1.1 階梯形噴嘴74
4.1.2 錐直形噴嘴76
4.1.3 錐形噴嘴77
4.1.4 彎管形噴嘴78
4.2 高速離心紡絲噴嘴內流場最佳化數學模型79
4.2.1 離心紡絲噴嘴內溶液的連續性方程79
4.2.2 離心紡絲噴嘴內溶液的運動方程80
4.2.3 高速離心紡絲噴嘴內流場最佳化理論81
4.2.4 離心紡絲噴嘴流場計算區域的離散和邊界條件82
4.2.5 離心紡絲噴嘴內流場有限元求解83
4.3 離心紡絲噴嘴流場求解流程87
4.4 高速離心紡絲噴嘴內流場仿真最佳化88
4.4.1 階梯形噴嘴內溶液運動仿真及正交試驗88
4.4.2 錐直形噴嘴內溶液運動仿真及正交試驗91
4.4.3 錐形噴嘴內溶液運動仿真及正交試驗94
4.4.4 彎管形噴嘴內溶液運動仿真及正交試驗97
4.5 不同離心紡絲噴嘴內溶液運動仿真比較100
4.6 本章小結102
第5章 高速離心紡絲纖維射流空間運動的理論模型104
5.1 高速離心紡絲溶液射流理論模型基礎104
5.1.1 高速離心紡絲溶液射流的連續性方程104
5.1.2 高速離心紡絲纖維射流的動量方程105
5.1.3 紡絲溶液的流變本構方程106
5.2 高速離心紡絲纖維射流空間運動的理論模型106
5.3 紡絲溶液射流的運動規律與受力分析109
5.3.1 紡絲溶液射流的相對運動方程110
5.3.2 曲線坐標系下的紡絲溶液射流運動方程111
5.4 本章小結116
第6章 高速離心紡絲溶液運動仿真117
6.1 聚氧化乙烯溶液參數測定117
6.1.1 聚氧化乙烯溶液的流變曲線與流變參數117
6.1.2 聚氧化乙烯溶液黏度隨剪下速率的變化規律119
6.2 噴嘴溶液運動仿真120
6.2.1 噴嘴溶液流動模型的建立120
6.2.2 噴嘴溶液流動模型格線劃分121
6.3 溶液運動仿真與結果分析121
6.3.1 紡絲溶液流速分布規律121
6.3.2 電動機轉速對溶液流動的影響124
6.3.3 溶液濃度對溶液流動的影響126
6.3.4 噴嘴長度對溶液流動的影響127
6.4 高速離心紡絲纖維射流空間運動仿真128
6.4.1 噴嘴射流運動模型的建立129
6.4.2 空間射流運動模型格線劃分129
6.5 纖維空間射流仿真與結果分析131
6.5.1 纖維射流運動過程與射流軌跡仿真131
6.5.2 紡絲轉速與射流軌跡之間的關係132
6.5.3 纖維空間運動的射流速度133
6.5.4 射流溶液濃度的影響134
6.5.5 噴嘴周圍的氣流速度變化135
6.6 本章小結137
第7章 高速離心紡絲實驗與結果分析139
7.1 高速離心紡絲射流實驗裝置與PEO紡絲溶液製備139
7.2 高速離心紡絲工藝參數對臨界轉速的影響140
7.3 高速離心紡絲工藝參數對纖維形態的影響141
7.3.1 紡絲溶液參數的影響141
7.3.2 噴嘴長度與直徑的影響145
7.3.3 不同離心紡絲噴嘴製備的纖維形態對比分析146
7.3.4 不同離心紡絲噴嘴製備的纖維直徑對比分析147
7.4 不同離心紡絲噴嘴製備的纖維生產效率對比分析150
7.5 高速離心紡絲工藝參數對射流的影響151
7.6 收集距離對射流運動的影響153
7.7 其他因素的影響154
7.8 本章小結155
第8章 總結與展望156
8.1 全書研究總結156
8.2 後續研究展望158
參考文獻160
