刘延波 ，杨媛媛 ，陈 莉 ，刘 健 ，杨文秀

（1.天津工业大学 纺织科学与工程学院，天津 300387；2.武汉纺织大学 纺织科学与工程学院，武汉 430200；3.天津工业大学 天津市现代机电装备技术重点实验室，天津 300387）

自1934年Formals[1-2]公开发明了一种利用静电斥力来生产聚合物纤维的装置，并申请了专利以后，静电纺丝技术已成为一种切实可行的获得微纳米纤维的方法.目前国内外纳米纤维规模化制备技术基本上分为多针头静电纺丝技术[3-4]和无针头静电纺丝技术[5-8]两大类.相对于单针头静电纺丝技术而言，多针头静电纺丝技术生产效率大大提升，但是存在难以克服的边缘效应现象[9-10]，且针头易堵，难以清洗，使得多针头静电纺丝技术多年来难以有质的飞跃.无针头静电纺丝技术则从根本上避免了针头易堵的问题[11]，但仍存在一定程度的边缘效应现象，所得纳米纤维离散较大，且纺丝质量均匀性、前后一致性难以保障[12].为解决上述问题，本文通过对纺丝头进行倒角处理和增加辅助电极的方法改善转辊式无针纺丝头的场强均匀性，并采用COMSOL Multiphysics有限元模拟软件对倒角处理前后和增加辅助电极前后的转辊式无针头静电纺丝过程中的电场强度和分布进行模拟研究.

1 COMSOL静电场模拟原理与建模

1.1 COMSOL静电场模拟原理

COMSOL Multiphysics是以有限元法为基础，通过求解偏微分方程单场或偏微分方程多场来实现物理现象的仿真，目前已经在声学、生物科学、化学反应、弥散、电磁学、流体力学、量子力学……