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紡糸プロセスでは、ポリマーを液化し、それを紡糸口金を使用して繊維に押し出します。次にその繊維を、急冷チャンバで凝固して引き出します。CFDによって、このプロセスのいくつかの段階で、設計指針が得られます。POLYFLOW
によって、たとえば、粘弾性のダイ膨張効果と巻取機の張力の間のバランスを分析して、個々の繊維の形状とサイズに関する問題を特定できます。さらに、繊維の品質は、対流冷却/加熱の速度や、急冷チャンバ内の気体の濃度など、繊維の周囲の気体の流れ場から強く影響を受けます。
「Hercules Fiber Division では、長年にわたってさまざまなモデル化手法を採用してきました。商用CFD コードの柔軟性と信頼性が向上するにつれて、それを取り入れ、当社のモデル化手順に合わせて修正してきました。当社ではFLUENT が非常に好評で、紡糸に関連するさまざまな問題で FLUENT を幅広く活用してきました。これによって、紡糸口金内のポリマーの流れと、急冷チャンバの気流力学の両面で、新しい洞察を得ることができました」 Dr. Sanh Le, Hercules Fiber Division |
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これまでCFDでは、急冷チャンバを効果的にモデル化することができませんでした。これは、多数の繊維を離散化して、繊維と周囲ガスの間の熱、質量、運動量の緊密な結合を考慮に入れることが難しかったためです。現在では、FLUENTの新しい紡糸モジュールによって、このモデル化を容易に行うことができます。ベイヤーフェーザー社、アーヘン技術大学のUlrich Renz 教授、そして Fluent ドイツの Ing. Markus Braun 博士の共同研究で新しいモデルが開発されました。この新しいモデルでは、急冷チャンバ内での多数の繊維を対象にすることが可能であり、繊維とガスの流れを完全に結合することができます。このモジュールでは、重力効果、周囲ガスの摩擦、質量交換、対流熱と潜熱の交換が考慮されています。このモジュールによって、急冷チャンバ内の繊維の温度と共に、流れ場に対する繊維運動の影響が計算されます。
