碳纖維凝固浴的傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)模型與控制研究.pdf

1、碳纖維材料具有強(qiáng)度大、模量高、耐腐蝕性強(qiáng)、耐高溫性好等優(yōu)異性能，在軍事和民用等多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。我國生產(chǎn)的碳纖維原絲品質(zhì)與國外相比差距巨大，而且國外對碳纖維原絲的核心技術(shù)保密，因此對于碳纖維原絲成型的研究意義巨大。凝固浴環(huán)節(jié)是碳纖維原絲成型最重要的流程之一。因而深入研究凝固浴過程能夠直接影響并促進(jìn)我國生產(chǎn)碳纖維材料的技術(shù)。
　　本文針對基于雙擴(kuò)散的凝固浴傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)以及工業(yè)生產(chǎn)的凝固浴的控制進(jìn)行了研究。
　　(1)對凝固浴

2、過程的傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)問題進(jìn)行了研究，以Fick定律為基礎(chǔ)，介紹溶劑與非溶劑的經(jīng)典擴(kuò)散模型，對模型進(jìn)行數(shù)值模擬分析，然后對擴(kuò)散過程中最為重要的參數(shù)—擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)行研究，并作數(shù)值模擬分析，得到了擴(kuò)散系數(shù)與噴絲孔半徑、濃度、溫度等其他參數(shù)的關(guān)系。
　　(2)凝固過程的徑向擴(kuò)散模型的研究與仿真分析，利用MATLAB比較強(qiáng)的數(shù)值計(jì)算能力，通過編程，利用有限元法數(shù)值求解得出了紡絲徑向擴(kuò)散的數(shù)學(xué)模型，求得了纖維截面的組分平均濃度分布圖，并研究了紡絲條

3、件對于凝固時(shí)間的影響。
　　(3)基于凝固浴的多變量耦合系統(tǒng)的解耦控制研究，運(yùn)用碳纖維凝固浴的生產(chǎn)的工業(yè)控制的模型，對這樣的一個(gè)典型的多變量耦合系統(tǒng)做解耦控制設(shè)計(jì)并仿真，采用類前饋解耦控制器和PID控制相結(jié)合的方式對凝固浴液面高度、溫度、濃度三個(gè)參數(shù)做了解耦控制，并與傳統(tǒng)的PID控制器做了比較，仿真結(jié)果清晰的表明了該控制器能夠?qū)崿F(xiàn)對這些耦合的參數(shù)的解耦控制。
　　最后是對全文的研究進(jìn)行總結(jié)，說明了目前研究工作中存在的一些不足