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狭槽模头广泛应用于熔喷生产中。生产过程中两股热射流从两侧喷气孔中喷出并汇合,对喷嘴中挤出的聚合物进行拉伸细化。对狭槽模头速度场和温度场的研究有助于了解纤维的牵伸机理,从而指导熔喷工艺的优化设计,进而提高产品的质量。
首先,采用FLUENT6.3软件对实验用的熔喷模头进行三维数值模拟,然后采用热线风速仪测量熔喷狭槽模头的速度场及温度场。比较测量结果与模拟结果,验证数值模拟的可行性,并为结构参数的优化提供基础。
其次,采用数值模拟与多目标遗传算法相结合的方法,对熔喷模头结构参数进行优化,获得速度和温度衰减最小的熔喷流场。优化的数据是基于数值模拟的结果。优化对象是狭槽模头的4个主要结构参数:气槽宽度,气槽角度,气槽间距和喷嘴深度。遗传算法在第50代时终止。
最后,采用目标规划法处理优化结果用以获得最优模头结构参数。从优化过程中的数据得出,越小的气槽角度及越大的气槽宽度有利于减缓速度和温度的衰减。气槽间距和喷嘴深度对速度和温度的影响不显著。