湍流气流中黏弹性射流的熔喷：随机建模与模拟
流体动力学
2019-07-09 v2
摘要
在熔喷工艺中，聚合物射流被挤出到定向的高速湍流空气中以生产微纳米纤维。迄今为止，射流急剧变细的物理机制尚未完全明了，因为现有文献中数值计算/预测的纤维厚度与实验测量值相差数个数量级。近期的研究表明，这一差异可能源于模拟中对湍流气动涨落的忽略。本文通过数值模拟证实了该推测。由于该过程极为复杂，对多尺度多相问题的直接数值模拟并不可行。因此，我们开发了一个针对湍流空气中生长纤维的数值框架，使工业装置的模拟成为可能。为此，我们采用射流的渐近黏弹性模型。湍流效应通过随机气动力模型加以考虑，其中底层的速度涨落由气流的 - 湍流描述重构得到。我们的数值结果显示了湍流对射流变细的显著影响，并给出了具有现实数量级的纤维直径。
引用
@article{arxiv.1902.01811,
title = {Melt-Blowing of Viscoelastic Jets in Turbulent Airflows: Stochastic Modeling and Simulation},
author = {Manuel Wieland and Walter Arne and Nicole Marheineke and Raimund Wegener},
journal= {arXiv preprint arXiv:1902.01811},
year = {2019}
}