玻璃纤维毡有着优异的保温隔热性能,实际使用中可有效减少高温物体的热辐射和热量耗散,减少低温物体的冷量损失。现有制备玻璃纤维毡的湿法成毡工艺可概括为:将混合均匀的纤维浆液预置在方形容器中,容器底部布置模具滤网,浆液在重力和负压作用下沉降,通过滤网的滤水作用,浆液中纤维在滤网表面相互缠绕打结形成纤网,纤网高温烘干后制成毡体。该工艺存在生产效率低,毡体均匀性差,难以制作异形毡(如半球形毡)等问题。为制作均匀性良好的玻璃纤维毡体,改进现有湿法成毡工艺,本文提出了采用雾化器喷洒浆液到滤网上制作毡体的新方法。本文采用实验方法与数值模拟方法互为补充的研究路线,首先揭示了现有制毡工艺制作的毡体不均匀的原因,后对制毡新方法的可行性,制毡规律进行研究。主要包括以下内容:(1)分析现有纤维毡制备工艺过程,建立生产设备物理模型以及多相流动数学模型,采用流体体积函数(VOF)模型对现有制毡工艺中的浆液沉降过程与毡体成型过程进行仿真模拟。由于毡体主要在滤网上成型,观察滤网处浆液沉降情况,统计滤网各区域浆液流量数据,得到毡体厚度分布曲线与方程。发现滤网处四角区域,边缘区域,中心四方体区域的浆液流量有明显的差距,毡体各区域厚度与浆液流量有直接关系,从而导致制作毡体的不均匀。(2)提出一种制备毡体的喷浆制毡新方法,方法采用雾化器将纤维浆液雾化后喷洒到滤网上制备毡体,该方法灵活性好,可操作性强、可制备异形毡体。为验证方法可行性,本文通过设计实验方案,搭建实验平台,进行喷浆制毡实验制作毡体样本。经检测,毡体样本表面光洁,上下层面结构连续性良好,毡体抗断裂强度有所提升,验证了喷浆制毡方法是可行的。(3)喷浆制毡方法制作的毡体性能良好,但需对喷洒的均匀性加以控制。为对影响毡体均匀性的关键因素进行了深层次的研究,采用实验方法与数值模拟方法相结合的研究路线,探究雾化器雾化角,雾化器高度对喷洒均匀性的影响,以毡体均匀性方差为判断毡体均匀性的依据。实验研究中,在雾化器不同雾化角,不同高度条件下制作毡体样本,测量分析毡体样本厚度分布数据;数值模拟研究中,将雾化后的浆液作为离散相处理,采用欧拉方法与拉格朗日方法相结合的耦合算法,分别计算连续相气体与离散相喷雾液滴的流场分布情况,模拟雾化器喷洒浆液制作毡体的过程。经过实验与模拟结果的对比总结,获得了毡体均匀性与雾化器高度,雾化角之间的相应规律:对于同类型雾化器来说,其雾化角度越大,毡体不均匀性越显著,毡体均匀度方差S与高度30厘米喷洒的压力旋流雾化器的雾化角α之间关系式为:S=-0.0018α~5+0.04α~4-0.2987α~3+0.98α~2-1.1297α+2.3985;对于同类型雾化器来说,其喷嘴高度越高,毡不均匀性越显著,毡体厚度分布方差S与30度雾化角雾化器高度h之间关系式:S=-0.0025h~4+0.0421h~3-0.2272h~2+0.6138h+1.3555。不同型号雾化器均能获得雾化器雾化角,雾化器高度与毡体均匀性方差的关系式。(4)探究采用喷浆成毡方法制作均匀毡体。建立雾化器移动喷浆制毡模拟平台,输入不同雾化角雾化器的实际喷浆厚度曲线拟合成方程式,生成模拟喷浆圆斑。通过控制喷浆圆斑的横向移动速度与纵向移动距离,模拟雾化器不同的移动规律下制作的毡体样本。分析毡体样本均匀性分布情况,根据求解数据,拟合毡体均匀性方差S、雾化器雾化角α与横向移动速度v_x三元关系方程为:S=9.81v_x~2+0.277v_x~2α-0.01271v_xα-0.3331v_x+0.0002817α;毡体均匀性方差S、雾化器雾化角α与纵向移动距离d_y之间的三元关系方程:S=0.146d_y~2+0.0158d_y~2α-0.01342d_yα+0.08334d_y+0.001755α。并得到不同雾化角雾化器制作均匀性良好毡体的最佳移动规律。