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喷气涡流纺喷嘴内气流流动的二维数值模拟 总被引:2,自引:1,他引:2
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。 相似文献
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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。 相似文献
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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。 相似文献
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为获得更高强力的喷气涡流纺纱线,通过引入涤纶长丝制备喷气涡流纺粘胶/涤纶包芯纱。采用统计分析等方法研究了芯丝线密度、纺纱速度对喷气涡流纺粘胶/涤纶包芯纱强伸性、条干不匀和毛羽的影响规律,同时对比分析了不同纺纱条件下包芯纱的结构外观。研究结果表明:芯丝线密度、纺纱速度对喷气涡流纺粘胶/涤纶包芯纱各性能响应值有不同程度的影响;纺纱速度过高或过低均不利于包芯纱成纱的强伸性提高和条干均匀性改善,纺纱速度的增加会使毛羽H值增大;在一定范围内,增加芯丝线密度有利于包芯纱强伸性的提高,随芯丝线密度的增加,包芯纱毛羽H值减小;此外,选用较大的芯丝线密度和较高的纺纱速度时,纺制的包芯纱芯丝外露现象越明显。 相似文献
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为模拟喷气涡流纺气流加捻过程中自由端纤维的运动轨迹,针对喷气涡流纺气流加捻过程中自由端纤维柔性体的动力学特点,基于弹性细杆单元建立纤维有限元模型,结合喷气涡流纺气流加捻腔内流场的气压、速度分布特征,确立自由端纤维柔性体有限元动力学微分方程,遵循力学平衡、能量守恒、质量守恒和动量守恒等原理,解析自由端纤维柔性体有限元动力学微分方程的待定系数,数值模拟自由端纤维在加捻腔内高速旋转气流作用下的运动轨迹;利用示踪纤维法对有限元模拟纤维运动轨迹的理论结果进行验证。结果表明,基于弹性细杆单元的有限元模型对于模拟纤维运动轨迹具有一定可行性和有效性。 相似文献
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针对喷气涡流纺纱技术气流加捻过程中落纤率较高导致纱线细节较多以及纱线结构中芯纤维平行伸直导致纱线强力较低的问题,提出自捻型喷气涡流纺纱技术,依据动摩擦原理,采用镭射激光加工处理,增大自由端纤维与空心锭接触面之间的动摩擦力,实现纤维在空心锭表面旋转运动过程中自身发生扭转后包缠到纱线中,增大纤维间的抱合力。同时基于流体力学模拟和样纱试纺实验,对比分析了传统型喷气涡流纺和自捻型喷气涡流纺空心锭结构参数、喷嘴内部近壁面处的流场特征和纱线结构性能,验证了自捻型喷气涡流纺纱技术的可行性。 相似文献
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喷气涡流纺是利用喷嘴内高速气流的旋转对纤维加捻成纱的设备,为了分析喷嘴的结构参数对成纱质量的影响,选择喷嘴的喷孔直径d为0.5 mm,分别在不同喷孔数量n(5,6)及不同喷孔角度θ(60°,65°,70°,75°,80°)下,在新型涡流纺纱机上对粘胶原料进行纺纱实验.实验结果得到了喷孔最优结构参数:喷孔孔径×数量φ0.... 相似文献
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喷气涡流纺喷嘴内部三维流场的数值研究 总被引:1,自引:3,他引:1
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。 相似文献
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In order to study the effect of orifice angle of vortex tube on yarn forming in jet vortex spinning, eight levels of nozzle angle are designed, from 40° to 65°, and the corresponding three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) models are established to conduct the numerical simulation of the airflow in the nozzle. Through the analysis of numerical simulation, the pressure and velocity distribution are made clear which provides reference for the future design of the vortex tube. Simulation results show that when the orifice angle is around 50°, the airflow state within the nozzle has a large negative pressure with appropriate axial and tangential velocity, which is conducive to the formation of the open ends of fibers and twisting, and the yarn quality is better. Spinning experiment results prove that single yarn strength is the maximum, the irregularity of single yarn strength is the minimum, and other yarn properties are superior with the orifice angle at 50°, which shows a good agreement with the simulation results. 相似文献
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Zeguang Pei 《纺织学会志》2013,104(4):281-292
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. 相似文献
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根据纤维力学性质建立加捻三角区有限元模型,利用ANSYS13.0软件对加捻三角区纤维变形进行模拟,结合纺纱实验分析了纤维变形对纱线性能的影响。以JC14.6tex环锭纱和赛络纱为例,得到了相同条件下,环锭纱和赛络纱纺制过程中加捻三角区内纤维的变形规律和实际纺制的两种纱线的性能指标,结果表明:加捻三角区内纤维变形沿着三角区中心线呈对称分布;纤维变形与加捻三角区的形状有密切关系;与环锭纺相比,赛络纺加捻三角区内纤维变形明显较小且变形一致性好;纤维变形对纱线的毛羽和强力有着重要影响。 相似文献
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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。 相似文献
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为探究G、T、U、S型凝聚槽对36 mm直径转杯内气流场的影响,在软件Fluent中对三维流场进行数值计算分析。结果表明:在相同工艺条件下,凝聚槽在1周(0°~360°)范围内,4种槽型的速度大小为G型T型U型S型,在0°与360°位置处静压大小为G型S型U型T型,其余各角度位置处静压大小为S型U型T型G型。各槽型内气流静压和速度趋势基本一致,以T型槽为例,输棉通道内的静压位于-32 886.15~18 224.56 Pa之间,转杯内的静压大部分处于-13 719.63~-7 330.80 Pa之间;输棉通道内的气流随着管道直径的减小而加速运动,在出口处达到最大值261.81 m/s。 相似文献
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In this paper, a three‐dimensional numerical simulation is presented on the flow field inside the nozzle of Murata vortex spinning. Four parameters; nozzle pressure; jet orifice angle, twisting surface angle, and distance between the nozzle inlet and the spindle, are selected to investigate their influences on the airflow characteristics in the nozzle and, consequently, on yarn tensile properties. Experimental research is also conducted to investigate the influence of these parameters on the yarn tensile property. The computational results are compared with the experimental results and they are in good agreement. The research shows that with the increase of the nozzle pressure and the twisting surface angle, the yarn tenacity first increases and then decreases. Yarn tenacity increases with increasing jet orifice angle. Yarn tenacity decreases with the increasing distance between the nozzle inlet and the spindle. 相似文献