喷气涡流纺纺纱过程中的气流场数值模拟

为明确高速气流成纱过程中气流产生和发展变化的规律,解决当前研究中存在的不足,对喷气涡流纺初始引纱过程和正常稳定纺纱过程的气流进行三维数值模拟及理论分析,并采用纺纱实验和借助扫描电子显微镜技术验证数值模拟结果。结果表明:纺纱初始时气流扰动小,湍流少,气流流线规则有序发展,喷嘴内负压气流产生强大吸力利于顺利引纱,模拟推测纤维的集束性较好,包缠和抱合效果较差;正常纺纱过程中气流场不稳定,湍流现象明显,气流轨迹复杂,并出现涡流和回流现象,回流为纱提供额外张力,利于提高纱线强力,模拟推测纤维的包缠和抱合效果较好,这也与纺纱实验结果相吻合。     

喷气涡流纺喷嘴内气流流动的二维数值模拟

 为探讨喷嘴内部气流流动特征对纤维加捻成纱的作用,建立计算流体动力学(CFD)模型,对喷气涡流纺喷嘴中的气流流动进行二维数值模拟,并根据计算结果分析喷嘴内高速气流的速度场和压力场分布。模拟结果表明:气流的最大速度可达超音速,由于切向速度所产生的离心力和加捻作用,纤维的尾端从纤维束中分离出来,并旋转加捻到纤维束上,形成具有真捻的纱线;喷嘴入口区域的压力小于外界气压,这有利于由前罗拉钳口处输出的纤维束吸入喷嘴。研究还表明CFD技术是研究喷气涡流纺喷嘴内气流流动的重要手段。     

涡流纺纱线结构

自转杯纺纱作为产业推广以来 ,短纤维加工技术就开始探讨“纱线结构”。现在 ,除转杯纺外已增加了更多的纱线结构 ,如集聚纺和涡流纺。下面将简要介绍由日本Ｋｙｏｔｏ的Ｍｕｒａｔａ机械有限公司推向市场的涡流纺纱线结构。与环锭纺或集聚纺相比 ,涡流纺可获得完全不同的纱线结构 (图1)。气流喷射处理过程 ,它能产生与环锭纺非常相似的纱线结构 ,产量首次达到了转杯纺的 2 5倍。这是个显著的改进。而集聚纺对环锭纺的冲击来自早期的质量标准。如图 2所示 ,涡流纺在纱线结构上不等同于环锭纺 ,但差异很小。Ｕｓｔｅｒ统计量对照值可证实本…     

气流纺纱新工艺

捷克Rieter CZ公司最近完善了一项在几十年前开发的弹性纱气流纺纱技术。用这种新工艺制成的Rotona纱毛羽少，均匀而且表面结构均匀。因此，用以加工斯潘德克斯纱是很理想的。德国Dorlastan Fibre＆Monofil公司用这种新技术制成的Dorlastan V900纱减少了阻力，并在Rotona纱的纺制过程中起着关键作用。     

喷气涡流纺纱线成形机理与结构

喷气涡流纺（MVS）是一种借助压缩空气形成高速旋转涡流场,对自由端纤维凝聚、加捻、成纱的纺纱技术。文章总结了喷气涡流纺纱线的结构成形机理,介绍了纱线结构分析方法,探讨了喷气涡流纺工艺参数与纱线结构的相关关系,为今后喷气涡流纺工艺设计与元件设计提出了相应的研究方向.     

100%棉纱涡流纺的纺纱极限

涡流纺作为纱线生产过程中速度最高的工序,能够大大降低纱线的生产成本,涡流纺能够取代一些成本较高的纺纱工序,比如环锭纺和转杯纺,并在纱线结构、纱线性能以及短流程等方面具有一定的优势。以纺纱速度和纱线线密度为基础主要讨论纺纱极限。     

转杯纺纱通道三维流场的数值模拟

为探究凝聚槽类型对转杯内气流场的影响,采用Solidworks建立三维转杯纺纱通道的几何模型,应用Fluent流体计算软件对纺纱通道内气流场进行数值模拟,并根据计算结果分析纺纱通道内气流场的分布,包括压力场分布和速度场分布。模拟结果表明:以U型槽为例,转杯内静压绝大部分处于-8 287.91~-2 370.92 Pa之间,输棉通道出口与凝聚槽交汇处存在一小部分高压区;输棉通道内的气流呈加速运动,并在出口处达到最大值,约为220 m/s;在相同工艺条件下,V型槽内的速度与静压均高于U型槽,凝聚须条纤维间抱合力较U型槽更紧密,捻度更易于传递,所纺纱线强度更高。     

喷气涡流纺纱特征的研究

研究喷气涡流纺纱成纱机理.对喷气涡流纺纱成纱机理的自由端纺纱特征进行了分析,利用PHOENICS软件对喷嘴中气流的运动进行了模拟,并利用高速摄影对纤维加捻过程进行了拍摄,结合成纱结构进一步说明了成纱机理.认为:喷气涡流纺纱具有明显的自由端纺纱特征,但中心仍有未断裂的一定量的连续纤维.喷气涡流纺纱可以看成是部分自由端纺纱、半自由端纺纱或亚自由端纺纱.     

纺纱转杯内气流流动特性的数值分析

针对转杯内气流流场比较复杂,转杯参数对流场特性的影响规律不明确的现状,对转杯纺纱机纺纱通道内的气流流动进行了数值模拟,分析了转速和几何参数对转杯内气流流动的影响。研究结果表明,随着转速和几何参数的改变,转杯内的流动结构发生了明显的变化,这是由于旋转产生的中心低压区和纤维输送管出口处的另一低压区相互制衡的结果。当角速度为2 000 rad/s,且滑移角为22°时,子午面上漩涡结构的轴对称性最好,此时由气流造成的脉动及转杯的振动也最小。研究结果为转杯速度和转杯几何形状的选择提供了参考。     

气流纺纱和赛络纺纱对牛仔面料风格影响的分析

从配棉要求工艺特点、纱支性能和面料风格方面分别对气流纺和赛络纺两种纺纱技术在牛仔产品上的应用效果,得出两种纺纱工艺产品的适应性,从而作出两种纺纱工艺对面料风格相应的评价。     

喷气涡流纺喷嘴内部三维流场的数值研究

采用3D CFD建立喷气涡流纺喷嘴结构模型,应用Fluent 6.2流体计算软件对模型内气流场进行数值模拟,表征了喷嘴内部三维流场的流动状态,解析了喷嘴内气流流场的压力场和速度场分布,分析了流场与成纱机制的相关关系。研究表明:压缩气流经喷孔后在喷嘴内形成三维旋转气流,切向、轴向气流速度分布符合旋转气流理论;切向气流对边缘自由端纤维加捻,轴向气流对纤维束的牵伸作用可忽略,径向气流对纤维束起膨胀作用,在切向气流作用下获得更多的包缠纤维;喷嘴内部静压呈U形分布;边缘自由端纤维在不同位置加捻程度的差异导致纱线捻度不匀。     

Numerical simulation of fiber motion in the nozzle of Murata vortex spinning machine

In this paper, a two‐dimensional model for rationally describing the physical and mechanical characteristics of a flexible fiber is presented. The arbitrary Lagrangian–Eulerian technique is adopted to solve the fluid–structure interaction between the fiber and the airflow in the nozzle of a Murata vortex spinning (MVS) machine. The contact problem arising between the fiber and the nozzle wall is also solved. The motion and deformation of the fiber in the airflow inside the MVS nozzle are successfully simulated. The results show that with the action of the airflow, the fiber shows helical movement with wave shape. During its downstream motion, the fiber contacts the inner wall of the spindle frequently. The trailing end of the fiber whirls within the nozzle chamber with great amplitude. The separation and wrapping motion of the fiber take place and twists are inserted into the fiber strand before the trailing end of the fiber enters the spindle entirely. The intensity of the twists inserted into the yarn can be evaluated by the amplitude and the frequency of the periodical rotation of the trailing end of the fiber.     

喷气涡流纺中纤维运动的三维数值模拟

针对目前模拟纤维在喷气涡流纺喷嘴流场中运动情况,常将纤维模型简化或者建立二维模型,无法描述纤维在三维空间内的变形这个问题,建立了纤维运动三维模型,并合理设置纤维属性,使纤维运动模型更加符合实际状态。结合任意拉格朗日-欧拉法,数值模拟求解了纤维在喷气涡流纺喷嘴流场中的运动问题,并分析了纤维的运动与变形情况。结果表明:加捻室的负压导致喷嘴入口的气流流动,纤维尾端在气流中的运动十分复杂,先在乱流的影响下小幅波动,然后随时间推进振动频率和振动幅度都是先增大后减小;在流场的影响下,纤维尾端从纱线中被剥离出来,并呈螺旋形式向前行进形成包缠纤维。     

基于螺旋导引槽空心锭子的喷气涡流纺加捻腔流场模拟

针对喷气涡流纺纺纱过程中存在的成纱强力偏低的问题,提出一种基于螺旋导引槽空心锭子以提高成纱强力的方法。通过数值模拟的方法,研究基于螺旋导引槽空心锭子的加捻腔气流场流动特征,验证螺旋导引槽空心锭子结构对成纱性能的改善作用。结果表明：空心锭子外表面的螺旋导引槽可以引导气流流动,使自由尾端纤维的加捻作用增强;此外,螺旋导引槽结构的存在,导致槽内外气流的静压和速度存在差异,引起自由尾端纤维的内外转移,并产生自捻效应,可进一步实现喷气涡流纺纱线强力的提高。     

转杯纺纺杯内气流流动的二维数值模拟

 运用计算流体运动力学软件FLUENT对抽气式转杯纺纺杯内气流场进行建模、网格划分,并采用有限体积法对纺杯内的气流场进行二维数值模拟,得到速度矢量分布以及两个截面的X轴方向和Y轴方向的速度分布情况。模拟结果直观地展示了纺杯内的气流流动特征,其中纺杯内流场速度处于20m/s～150m/s之间,截面的速度分布也较好地说明了纤维的运动趋势,验证了FLUENT软件研究纺杯内气流流动的可行性。     

基于Fluent的全聚纺不同吸风槽集聚效果数值模拟

为探讨吸风槽对全聚纺集聚效果及纺纱质量的影响,采用Fluent软件对全聚纺系统集聚区流场进行数值模拟,得到3种吸风槽集聚区的气流流动规律,并对模拟结果进行比较分析。结果表明:长、短斜槽在整个集聚区均对须条产生集聚作用,但有恶化须条条干的可能;长斜槽的Z轴向速度分量分布不利于集聚效果的产生,直型槽在集聚中区有使须条再次扩散的可能。最后进行了纺纱实验验证,证明模拟结果及分析是准确的。     

应用STAR-CCM+的旋流喷嘴内部三维流场数值模拟与分析

在环锭细纱机上安装旋流喷嘴,能较好地减少细纱毛羽。应用软件STAR-CCM+对旋流喷嘴内部流场进行数值模拟,表征了喷嘴纱道流场的分布情况,解析喷嘴纱道中径向、切向、轴向三向速度分布规律。当喷嘴气道与纱道相交方向和相切点不同时,结合气流对纤维的作用,分析旋流喷嘴纱道中的气流分布规律。从模拟结果得出：旋流喷嘴纱道与气道相切点沿X轴负方向长度为14mm,且喷嘴气道与纱道相交方向向上时,所形成的气流可以减少占大多数的顺向毛羽。     

喷气织机主喷嘴内部流场的数值计算

由于主喷嘴结构较为复杂,加工制造精度高,难以简单地采用实验方法测量其内部的流场特征,所以采用数值计算的方法,解析主喷嘴内部轴向和径向的气流速度分布规律,并比较不同供气压力条件下流场的变化情况。研究结果表明,主喷嘴内部气流非常复杂,既存在超音速区域,又存在回流现象,并且当供气压力过大时回流现象直接影响到引纬过程,因此供气压力设置范围应确保为0.2～0.4 MPa,研究所得对喷气织机织造工艺的优化具有较好的指导作用。