超临界二氧化碳(SCF-CO2)在纺织品制造中的混合流场模拟与通用容器流动行为研究

本文通过计算流体动力学(CFD)结合Ansys Fluent软件，首次对超临界二氧化碳(SCF-CO2)混合流体在自建通用处理容器中的流场特性进行数值模拟，揭示了压力、密度、流速等参数在织物多孔介质中的分布规律，为纺织行业绿色清洁生产提供了重要理论依据。

　　

Highlight

本研究通过数值模拟首次揭示了超临界二氧化碳(SCF-CO₂)混合流体在通用处理容器中的流动特性，为纺织材料预处理、染色和后整理等工艺提供了创新解决方案。

Methods and models

采用计算流体动力学(CFD)方法，将织物建模为多孔介质，多孔滤板和穿孔梁设为多孔跳跃边界，通过Ansys Fluent进行3D建模和网格划分，设置监测线追踪流体参数变化。

Simulation analysis of fluid flowing through the porous filter plate and multi-hole beam

在393.15 K系统温度下，模拟显示流体穿过多孔滤板时动态压力显著变化，而穿孔梁轴向方向的织物层中流体密度增加2.0-2.5 kg·m^-3，流速降低1.803-3.270 m·s^-1。

Conclusions

数值模拟成功预测了SCF-CO₂在通用容器内的流动轨迹和参数变化，推荐5.0-20.0 MPa的进出口压差，为无水电化学纺织加工奠定了理论基础。