碳纳米管纤维的开发开拓了纺织学术研究与商业应用的全新领域。进入21世纪以来,人们开发出了多种碳纳米管纤维的制备方法,例如:基于碳纳米管分散液的湿法纺丝法、基于碳纳米管阵列或者薄膜的固相纺丝方法、以及基于浮动催化法气相沉积的气相沉积法。与其他两种方法相比,气相沉积法是目前仅有的一步法制备碳纳米管纤维方法,该方法工艺简单,成本较低,纺丝速度快,并且碳纳米管结晶度高,长度也可达到百微米乃至毫米级别,因此气相沉积法最有希望实现商业大规模制备碳纳米管纤维。本文采用数值模拟方法对气相沉积法制备碳纳米管纤维直立式反应器内的纤维运动进行研究。首先,利用计算流体力学软件中的Gambit软件对直立式反应器进行几何建模,创建二维模型,对其进行网格划分,定义反应器边界条件以及流场区域的固体材料。将建立好的网格模型导入Fluent软件进行流场模拟,得到气体的速度和温度分布。模拟结果显示,气流在反应器内呈层流状态,增加进气口之后,有部分区域的速度有回流和波动,但是最后也趋于稳定。涡流区的出现有利于反应气体的充分接触,从而能够促进碳纳米管纤维的形成。其次,建立了珠-弹性杆纤维模型,对纤维进行受力分析,构建了纤维动力学方程,将上一部分流场模拟得到的气体速度导入纤维动力学方程,求解出纤维运动形态。最后,通过增加侧进气口来改变反应器,再进行流场数值模拟,观察气体流场的变化以及变化后流场中纤维的运动形态变化。模拟结果显示,增加进气口会使气体速度频繁变化,并且产生很明显的涡流区域,进气口的长度增加会使涡流区域变长。增加进气口后气体温度分布也变得不均匀,但是在加热段纤维生成区域的温度还是比较稳定的。在未加侧进气口和增加侧进气口反应器内分别设置三个位置来释放纤维,通过数值模拟发现,未加侧进气口的纤维运动形态比较平缓,而增加侧进气口后纤维的运动形态相当紊乱。综上,本文对气相沉积法制备碳纳米管纤维反应器内的气体流场进行了建模,建立了纤维模型,对气体流场和纤维运动进行了数值模拟,对纤维运动形态进行了预测,为碳纳米管纤维制备机理的研究奠定了一定的理论基础。