本技术提供了一种基于DPD的沉析纤维离心处理粗粒化仿真方法及系统,属于电数字数据处理技术领域。本发明的基于DPD的沉析纤维离心处理粗粒化仿真方法及系统无需基于经验反复迭代获得结果,只需给定剪切流强度和纤维材料属性即可得到纤维薄膜在流体中的行为,通过流场调控和改变材料参数提高纤维舒展性能从而提高沉析纤维的比表面积,优化浸胶过程。本发明可模拟纤维在复杂流场中的行为及在离心载荷下的沉积过程,得到纤维的各向异性材料属性及离心载荷对其润胀舒展的影响,为更复杂的纤维沉析行为提供研究基础,理解其动力学行为和沉析机理,为芳纶蜂窝芯的生产工艺优化提供依据。
背景技术
芳纶纸蜂窝因其结构与自然界的蜂窝相似而得名,由它制备的夹层结构具有比强度高、比刚度大、结构稳定、隔音隔热等优良特性,在航空航天、国防军工、轨道交通、船舶、通信等领域被广泛应用。随着国际形势日益复杂,航空原材料芳纶纸蜂窝的国产化需求极为迫切,研究人员对芳纶纸制造工艺的关注和研究也越来越多。
芳纶蜂窝纸中沉析纤维呈纤毛或帚条状薄膜形态,充分打浆后沉析纤维润胀舒展,其较高的比表面积是保障成型质量的关键。沉析纤维处理技术是航空级芳纶蜂窝纸制造三大核心关键技术首先要突破的技术瓶颈。采用沉析纤维高速离心连续处理技术,可以实现沉析纤维充分打浆,提高沉析纤维比表面积。计算机不仅能提高实验效率、节约研究资源,还能够预测实验中无法观测到的现象和过程。为了研究纤维在复杂流场中的行为,可采用计算机模拟并引入耗散粒子动力学(DPD)方法。DPD方法既能直接观察模拟体系的静态结构,又能记录和追踪其动态演化过程,获得模拟过程中不同阶段的特性参数,进一步了解和分析沉析机理。
采用DPD方法对固-液相流体的介观模拟的现有研究关注复杂体系相行为、无变形纤维的取向、无剪切作用下的结构和张力变化、椭球颗粒在剪切流中的旋转运动等,缺乏对纤维舒展与形变情况的模拟;以往研究对象主要针对球形颗粒悬浮液、高体积分数悬浮液、非球形悬浮液,而芳纶蜂窝纸中沉析纤维为纤毛或帚条状薄膜结构,目前缺乏对该形态纤维的研究。
实现思路