超临界二氧化碳印染过程中流体动力学行为的数值模拟研究

论文摘要

超临界CO2流体染色是一种新型染色技术，具有不用助剂，染色时间、工艺流程短，染色介质可循环使用，无染色污水排放，可回收未固着染料等优点。但是作为一种新兴的印染技术，也存在一些未攻克的难题。例如，针对超临界CO2印染的多相流数学模型的建立还不完善，对超临界多相流物质的传送研究也不够详细。本论文工作的任务是应用数值模拟技术，紧密结合工程实际，进行了如下的四部分工作：其一是以理论分析为基础，提出超临界CO2流体染色的多相流理论模型，建立连续方程、能量方程、动量方程，从而确立其系统分析的数学模型。其二是利用现有工具软件Pro/Engineer，对超临界CO2流体染色设备的重要部件进行实体建模和可视化设计。其三是利用ANSYS软件中结构分析功能，对超临界CO2流体染色设备的重要部件进行静应力分析，确定该设备组成部件的应力集中区域。其四是利用ANSYS软件中FLOTRAN CFD模块对多相流的超临界CO2流体染色设备流体流场进行建模、划分网格、加载、分析后，得出了设备中流体的压力分布图和速度矢量分布图，分析了流体在流经处速度和压力的变化，为工程设计提供参考依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 2印染的特点及分析'>1.1 超临界 CO₂印染的特点及分析
• 2印染的发展趋势和我国的现状'>1.2 超临界 CO₂印染的发展趋势和我国的现状
• 1.3 本课题的意义和主要工作
• 1.4 本章小结
• 第二章 超临界印染工艺过程分析及其装备系统的实体建模
• 2.1 传统印染工艺
• 2.2 超临界印染工艺
• 2.3 两种印染工艺的对比
• 2印染设备的实体建模'>2.4 超临界 CO₂印染设备的实体建模
• 2.5 本章小结
• 第三章 超临界印染的多相流分析模型
• 3.1 多相流模型的建立
• 3.2 两相流动的基本参数
• 3.2.1 流量
• 3.2.1.1 体积流量
• 3.2.1.2 质量流量
• 3.2.2 流速
• 3.2.2.1 各相真实流速
• 3.2.2.2 折算速度
• 3.2.2.3 体积流速
• 3.2.2.4 质量流速
• 3.2.2.5 滑移速度
• 3.2.3 相分率
• 3.2.3.1 质量相分率
• 3.2.3.2 体积相分率
• 3.2.3.3 截面相分率
• 3.2.4 密度
• 3.2.4.1 流动密度
• 3.2.4.2 真实密度
• 3.3 本章小结
• 第四章 超临界印染系统的数值模拟分析
• 4.1 计算结构分析和流体力学及其软件简介
• 4.2 超临界印染设备模型的静应力分析
• 4.2.1 超临界印染设备模型的建立与导入
• 4.2.2 设定材料特性和单元属性
• 4.2.3 划分网格
• 4.2.4 设置约束、加载与求解
• 4.3 超临界印染过程的流体动力学分析
• 4.3.1 确定问题的区域
• 4.3.2 确定流体的状态
• 4.3.3 生成有限元网格
• 4.3.4 施加边界条件
• 4.3.5 设置 FLOTRAN 分析参数
• 4.3.6 求解
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢