1.一种基于空气射流的功能薄膜贴附方法,其特征在于,包括:步骤1、初始化工艺需求,所述工艺需求包括功能薄膜的宽度、功能薄膜的贴附压力、功能薄膜的贴附温度、功能薄膜的贴附路径、空气射流喷管出口到功能薄膜表面的距离、以及曲率半径阈值,采用功能薄膜贴附装置进行功能薄膜贴附,功能薄膜贴附装置包括空气压缩机、空气射流喷管和模具,功能薄膜设在所述空气射流喷管和所述模具之间,空气射流喷管通过运动装置驱动移动和转动,模具上设置功能薄膜的贴附路径;步骤2、根据功能薄膜的贴附路径以及曲率半径阈值,确认工作时空气射流的形式,当贴附路径上的曲率半径大于所给曲率半径阈值时,采用连续式空气射流;当贴附路径上的曲率半径小于所给曲率半径阈值或曲率不连续产生拐角时,采用脉冲式空气射流;步骤3、确定空气射流喷管的出口参数,根据步骤1中功能薄膜的宽度以及空气射流喷管出口到功能薄膜表面的距离,调整空气射流喷管出口直径或者长宽,使空气射流喷管喷出的空气射流尽可能覆盖功能薄膜的宽度;根据步骤1中功能薄膜的贴附压力,得到功能薄膜表面的气体速度,进而得到空气射流喷管出口气体速度,具体为:假设空气射流均垂直冲击到功能薄膜上且同一横截面上各点气流速度和压强均相同,并且空气射流冲击后垂直方向速度减为0;射流冲击功能薄膜表面前后垂直方向动量为ρ 壁 Q 壁 v 壁 和0;由动量定理得:Fdt=ρ 壁 Q 壁 v 壁 (1.1)其中,F为功能薄膜的贴附压力,单位为N,ρ 壁 为冲击前的气体密度,单位为kg/m 3 ,v 壁 为功能薄膜表面的气体速度,单位为m/s,Q 壁 为dt时间内冲击功能薄膜表面的空气总量,单位为kg/s;dt时间内冲击的空气总量为:Q 壁 =ρ 壁 S 壁 v 壁 dt (1.2)由(1.1)(1.2)得:其中,p 壁 为功能薄膜表面受到的压强,单位为Pa,S 壁 为贴附面积,单位为m 2 ;冲击区射流轴线方向速度变化规律为:其中,v out 为空气射流喷管出口气体速度,单位为m/s;v 轴 为射流轴线上测量点的速度,单位为m/s,x为测量点到空气射流喷管出口的距离,单位为m,D为功能薄膜到空气射流喷管出口的距离,单位为m;C 1 、C 2 是与各参数相关的常数,具体值可参考Beltaos和Rajaratnam的实验结果;当x=D时,可求得:通过v out 设定空气射流喷管出口气体速度;根据步骤1中功能薄膜的贴附温度,得到空气射流喷管出口气体温度;步骤4、确定空气射流喷管的输入参数,根据步骤3中空气射流喷管的出口参数,确定空气射流喷管的输入气压;根据步骤3中的空气射流喷管的出口参数,获取空气射流喷管的加热功率。
2.根据权利要求1所述的基于空气射流的功能薄膜贴附方法,其特征在于:所述模具为任意曲面结构,所述模具包括能够用柔性压辊贴附的曲面、通过柔性压辊难以到达或难以贴附的含有小曲率半径或拐角的复杂曲面。
3.根据权利要求1所述的基于空气射流的功能薄膜贴附方法,其特征在于:所述功能薄膜为预浸带或碳纤维布。
4.根据权利要求1所述的基于空气射流的功能薄膜贴附方法,其特征在于:在步骤3中,空气射流喷管的冲击区范围与空气射流喷管的冲击高度、空气射流喷管的形状、功能薄膜的材料种类相关,且空气射流喷管的冲击区气体流速满足高斯分布,各平行于轴线上的气流速度变化规律具有相似性,当空气射流喷管出口直径等于或大于空气射流喷管出口长度或宽度时,功能薄膜各点所受压强相等。
5.根据权利要求1所述的基于空气射流的功能薄膜贴附方法,其特征在于:所述步骤3中,根据步骤1中功能薄膜的贴附温度,得到空气射流喷管出口气体温度:加热过程温度变化不大,假设加热管内空气密度与出口空气密度相同;空气射流喷管出口气流温度与所需贴附温度之间的关系为:其中,T out 为空气射流喷管出口气流温度,单位为K;a为紊流系数,为常量;D为空气射流喷管出口到功能薄膜的距离,单位为m;A为空气射流喷管出口直径,单位为m;T为贴附温度,单位为K;T 0 为外界气体温度,单位为K。
6.根据权利要求1所述的基于空气射流的功能薄膜贴附方法,其特征在于:所述步骤4中,根据步骤3中空气射流喷管出口参数,确定空气射流喷管的输入气压:空气射流喷管入口流速与出口流速关系为:ρ in S in v in =ρ out S out v out (1.9)其中,S in 为空气射流喷管入口截面积,单位为m 2 ,S out 为空气射流喷管出口截面积,单位为m 2 ,ρ in 为空气射流喷管入口气体密度,单位为kg/m 3 ,ρ out 为空气射流喷管出口气体密度,单位为kg/m 3 ;空气压缩机释放空气流量与输入气压关系为:其中,Q in 为空气射流喷管入口气体流量,单位为kg/m 3 ;S in 为空气射流喷管入口面积,C d 为气体泄漏系数,空气射流喷管入口截面为圆形时取1.00,三角形取0.95,矩形取0.90,γ为绝热指数,是空气等压热容与等容热容的比值,M为气体分子量,单位为kg/mol,R为气体常数,其值为8.341,单位为J/(mol·K),T为压缩机内气体温度,单位为K,v in 为气体从压缩机释放时进入空气射流喷管入口的速度,单位为m/s,Pre为压缩机的输入气压,单位为Pa,P 0 为外界气压,单位为Pa;结合式(1.5)(1.7)(1.10)(1.11),得到功能薄膜的贴附压力F与输入气压Pre的关系:通过式1.12反解出输入气压Pre。
7.根据权利要求1所述的基于空气射流的功能薄膜贴附方法,其特征在于:所述步骤4中,根据步骤3中的空气射流喷管出口参数,获取空气射流喷管的加热功率:将空气加热到空气射流喷管出口气流温度所需加热量为:q=cm(T out -T 0 )·η (1.13)其中,c为空气的比热容,单位为J/kg·K;m为加热的空气的质量,单位是kg;q为加热空气所需热量,单位为J;η为加热丝向空气传热的效率,为大于0小于1的常量;加热时间:其中,L为加热长度,单位为m;v 内 为空气在加热管中流动的速度,单位为m/s;t为加热时间,单位为s;所需加热功率:结合(1.8)(1.15)式可得所需加热功率P与贴附温度T关系:其中,S 内 为加热管横截面积,单位为m 2 。
8.根据权利要求1所述的基于空气射流的功能薄膜贴附方法,其特征在于:还包括步骤5、实时反馈检测,检测功能薄膜表面的实际贴附压力和功能薄膜表面的实际贴附温度,通过反馈调节控制空气射流喷管的输入气压和空气射流喷管的加热参数,保证功能薄膜的贴附压力和功能薄膜的贴附温度稳定。