玄武岩纤维成形过程模拟

《玄武岩纤维成形过程模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、连续玄武岩纤维成型过程模拟摘要玄武岩纤维以其耐酸、耐碱、耐高温、高增强等优异性能被应用于冶金、化工、航天航空、建筑等行业领域。其理论指导尚不成熟，大多是靠经验来设计漏嘴等。本文借助于玻璃纤维工艺，分析了玄武岩连续纤维成形过程中的影响因素，对其成形过程进行了数值模拟，确定了参数的变化对玄武岩连续纤维成形过程的影响‘，为玄武岩连续纤维的进一步研究打下了基础。首先从微孔中液体的流动过程进行分析，通过模拟计算，证明玄武岩熔体在漏孔中的流动为粘性液体在毛细管中的层流流动，并得出体积流量与漏嘴结构的关系式，此为漏嘴几何尺寸的设计具有重要的指导意义。用流变学软件ANSYS对漏孔中

2、玄武岩熔体的温度场进行数值模拟，结果显示在漏嘴入口温度为1300℃，漏孔直径为4毫米，漏嘴长度分别为10、15、20、25毫米时，其出口温度分别为1265、115、1080、1000℃，结果表明随着漏嘴长度的增加，出口液体的温度下降明显，用此确定漏孔中玄武岩液体粘度、拉丝速度、纤维直径等都具有重大的意义。利用漏嘴参数、液体粘度和拉丝速度等对纤维的理论直径进行模拟计算，结果显示漏孔长度为13毫米，拉丝速度为251．2cm／s，漏嘴直径分别为3、4、4．5、5毫米时，纤维的理论直经对应为12、21．5、32、39．1um。结果表明可以分别通过调节漏嘴的尺寸和拉丝速度来改

3、变纤维的直径。通过对丝根建立能量方程、动量方程、确定边界条件等建立数学模型，并对丝根形状进行求解，计算结果显示纤维丝根的长度很短．一般约6、7mm。而且纤维直径越大，丝根直径越大。此结果对于确定拉丝速度、丝根温度场的计算、丝根周围介质温度场等都有重要的作用。通过对玄武岩丝根的温度场数值模拟结果可知，周围介质温度较高约800。C时，丝根在离开其底部1．5mm时，其横截面上所有各点上的温度实际已接近于周围介质的温度。而在更冷的条件下，有可能在表面形成脆性层而内层仍是粘性的状态，从而会使丝根中玄武岩液体的运动有很大的速度梯度，就有可能使丝变细和断掉。这种冷却条件下的丝根约

4、为2．5mm。结果表明：要想得到高质量的玄武岩纤维并消除断头，条件之一就是必须要使纤维成形区建立一个稳定的温度场。玄武岩连续纤维的研发，使玄武岩的价值剧增，经济、社会效益显著；且因其优异的耐热、耐磨、耐酸、增强与吸附过滤性好等性能特点，若应用于生产，可满足多种工业领域的许多应用需求，市场需求潜力巨大，开发应用前景良好。关键词；玄武岩纤维，模拟，丝根，漏嘴，温度场IITHESIMULATIoNoFCoNTINUoUSBASALTFIBERFoRMATIONPRoCESSABSTRACTAsbasaltfiberhastheacid‘resistant，abrasion

5、-resistant，goodfiltrationperformance，itcanbewidelyusedinmetallurgy，chemicalindustry，navigationandspaceflight，buildingconstruction．Thispapersmainlystudiedthesimulationofcontionousbasaltfiberformationprocessandanalyzedtheinfluencefactorinthecontinuousbasaltfiberformingtechnique，whichcano

6、fferthetheoryguidancetotheindustrialization．First，weanalyzedandcalculatedtheprocessofliquidflowinthemilliporeofnozzle，theresultsshowedthatitbelongsthelaminarflowofviscidityliquidincapillary．Else，wegottherelationofthevolumetricflowrateandnozzlestructure，whichisimportanttothedesignofnozz

7、le．ByANSYSsoftware，wesimulatedthebasaltliquidtemperatureoftheleak，theresultsshowedthatthenozzleentrancetemperaturebeing1300℃，nozzlediameterbeing4millimeters，thelengthofmilliporeofnozzleseparatelybeing10，15，20，25ram，thetemperaturesofitsexportswereaccordingly1265，115，l080，1000"O．。Accor