纺丝组件是纺丝设备中最核心的元件之一,其作用是过滤掉熔体内的杂质,使熔体充分混合均匀,建立起一定的组件压力,最终从喷丝板孔均匀、稳定纺出纤维。熔体在组件内部流场和喷丝孔各出口流量是否均匀直接影响到纤维单根丝的均匀性、纺丝的稳定性和纤维的性能。纺丝需要在高温高压下进行,所以组件内部流动状态难以观测,缺乏可视化研究结果。为此,本文建立了纺丝组件内部流场可视化实验平台,系统研究了组件内部流体的运动状态和喷丝板挤出均匀性,同时,通过热态模型实验研究了多孔介质对PA6熔体流动性能的影响,为新型纺丝组件的结构优化设计提供了可靠依据。本文以糖浆溶液作为模拟介质,通过控制温度、PAM溶液浓度等来调控其粘弹性。在低剪切速率时,糖浆粘度变化近于牛顿流体；随着剪切速率的增加,剪切粘度随着剪切速率变化出现明显的剪切变稀行为,表现出假塑性流体性质；这与PA6熔体剪切粘度随剪切速率变化规律相似。随着PAM添加量的增加,储能模量G’和损耗模量G"都增加；并且挤出胀大比(B)随着PAM的添加量增加、挤出速率增加而增大。通过对PA6熔体和糖浆溶液流变性能的对比分析,得出PA6熔体与配置的糖浆溶液具有相似的流变曲线,一定剪切速率范围内剪切粘度、Wi数可以接近,说明了添加一定量的PAM的糖浆溶液作为模拟介质是可行的。通过可视化方法,直接观测组件内部流动状态,结果表明：流体在砂腔中停留时间存在较大差异；在砂腔四周的物料比中心的物料流出的时间较短；此外,多孔介质(过滤砂、过滤网)的存在,能够使得物料流动更加均匀,使得四周与中心物料停留时间差异减小。利用PIV测试方法,研究了砂腔流体流动轨迹及流速大小分布规律,结果表明：砂腔中没有安放过滤网时,流体从过流盖向分配板流动时有向中心汇聚的一个过程,而当加入过滤网后这种流动趋势减弱；流体流量的大小,对砂腔中流体运动轨迹没有明显影响；从不同区域粒子运动速度可知,流体刚从过流盖四周流入砂腔时的流速最快,在砂腔壁面到中心之间流体运动速度较为适中,流体在过流盖正下方和砂腔四周壁面运动速度非常缓慢。观测喷丝板前流体流动状态,结果表明：物料从导流板的导流孔向喷丝板扩散,径向速度逐渐降低；喷丝板内圈孔的排布对流体运动会产生明显的影响,流体从导流孔沿径向往外扩散的过程中,在没有过滤网存在时,会优先选择内圈的喷丝孔直接流出,而在该孔的外侧会产生滞留区；有板前过滤网时,会使得物料更容易沿着导流板和滤网之间的间隙往外流动,有利于提高喷丝板挤出的均匀性。采用自动计量系统研究了喷丝板各喷丝孔挤出均匀性,结果表明：粘弹性流体在喷丝板各圈单孔流量不相等,在没有板前滤网时,喷丝板内外圈流量大小规律是内圈>中圈>外圈；喷丝板总的流量不均率,随着糖浆溶液的粘弹性的增加而减小；随着流体流量增加,喷丝板总的不均率减小,有利于纤维的均匀性；喷丝板微孔尺寸越小,越有利于提高喷丝板出料的均匀性；喷丝板孔排布更加均匀,喷丝板总的不均率越小；喷丝板前过滤网,有利于增加喷丝板压力的均匀性,最终也会使得总的不均率降低。PA6熔体流过多孔介质时,压力差随着流速与过滤精度的增大而增加,随着熔体温度升高而减小,并且高流速时,压力差对温度更加敏感。PA6熔体在多孔介质中流动状态函数中的压力差与流速关系可用Forchheimer方程描述,在纺丝温度为265℃时,惯性阻力因子β比粘性阻力因子1/κ大2个数量级；并且l/κ与β都随着温度的升高而减小。PA6熔体流过多孔介质时,压力差主要来自粘性损耗,但随着流速的增加,由弹性引起的惯性损耗增加,过滤精度越高,这种增加越明显。