输棉通道位置对转杯纺纤维运动的影响

为了研究输棉通道位置对纤维在纺纱通道中运动的影响,文章以直径42 mm转杯为例,采用Ansys软件中ICEM-CFD建立三维抽气式转杯纺纱通道模型,在Fluent商用软件中计算连续相气体流场,根据连续相计算结果拟合离散相纤维运动轨迹。保持边界条件不变,比较输棉通道位置不同时(Y=13 mm、Y=9.75 mm、Y=6.5 mm)转杯纺纱通道内气流分布特征及纤维运动轨迹的差异。试验结果表明:Y=13 mm(工况a)时,输棉通道内气流速度与压强变化梯度最大,有利于伸直纤维;工况b时,转杯凝聚槽负压最大,纤维进入转杯能较好地凝聚汇集,有利于纤维紧密凝聚成纱;输棉通道位置过低(工况c),转杯内部涡流分布不均,不利于转杯高速平稳转动。     

纤维在输纤通道气流场中运动的模拟

为深入探讨纤维在转杯纺纱通道尤其是输纤通道气流场中的运动形态,采用数值模拟的方法获得转杯纺纱通道内的气流流动特征,在此基础上建立了单纤维在气流场中的动力学方程,并讨论了伸直纤维和不同弯钩度的前弯钩纤维在输纤通道内的运动形态。模拟结果表明：输纤通道入口处存在气流漩涡;输纤通道横截面上的气流速度分布不均匀,通道中心比壁面附近的气流速度高,纵向方向的气流速度则不断增大;输纤通道内的纤维倾向于沿着气流速度较高的通道中心运动;纵向加速气流有利于保持伸直纤维的形态和伸直弯钩纤维;伸直弯钩的耗时随着弯钩度的增大而增大,而增大通道内的气流速度有利于缩短弯钩伸直的耗时。     

转杯复合纺成纱器内流场模拟及纱线质量分析

为探究转杯复合纺成纱器内流场特征及不同转杯速度对复合纱成纱质量的影响,对转杯复合纺纱成纱器进行三维建模,在Ansys 软件中模拟成纱通道尤其是纤维输送通道和转杯内的气流运动特性,解析成纱通道内流体压力和速度分布特征,并进行纺纱实验。结果表明：在相同工艺条件下,导丝管内的最低静压可达 - 9.8 kPa,转杯内负压在9 kPa 左右;纤维输送通道出口与转杯滑移面交汇处存在小部分高压区。气流在渐缩型的输棉通道中加速运动,出口处速度值达到386 m/s;输棉通道出口处的气流碰撞到滑移面后,分成2 股反方向的气流,沿着导丝管出口处作圆周运动;转杯速度与气流速度成正比,与转杯内静压成反比;转杯速度增加时,纱线断裂强力提高,断裂伸长率降低,条干不匀率增加,毛羽值减小。     

转杯纺纱通道内气体三维流动的数值分析

为了研究转杯纺成纱机理,需要对纺纱通道内气体流场加以分析,本文应用FLUENT流体计算软件对纺纱通道内气体流场进行了模拟研究。模拟结果揭示了纺纱通道内的气流特征：转杯内部存在负压,在纤维输送管道出口处负压值最小;纤维输送管道出口处的凝聚槽受到较大压力,致使转杯受力不平衡;气流在纤维输送管出口处流速最大,进入转杯后形成涡流,且沿转杯转向气流速度逐渐减小;气流随转杯转向流过大约90°时,开始流向转杯口,并且有产生回流趋势;滑移面角度大于27°后,流场特征发生明显消极变化,α≥27°的滑移面设计不宜采用。     

弯钩纤维在转杯纺纱器内的运动模拟与形态分析

为研究转杯纺纺纱器(输纤通道、滑移面和凝聚槽)中纤维弯曲形态的变化规律,借助数值模拟软件Rocky DEM 2022R1和ANSYS Fluent 2022R1,基于Fluent仿真得到的气流场数据,分别模拟了工况1(朝上后弯钩)和工况2(朝上前弯钩)弯钩纤维在纺纱器内的形态变化过程,对气流特征、纤维弯钩的伸直、弯钩的形成和凝聚槽内纤维伸直度进行分析。结果表明：输纤通道内气流速度梯度随气流流向递增,凝聚槽内气流速度分布不均匀,存在低速和高速气流区;两种工况的弯钩纤维的形态变化规律基本一致,但在输纤通道出口至滑移面处,弯钩纤维呈现出不同形态;前弯钩纤维在完全进入凝聚槽时,弯钩部分会被伸直消除,而后弯钩纤维进入凝聚槽后,其弯钩部分难以完全被伸直;在凝聚槽内,前弯钩纤维的伸直度显著高于后弯钩。该研究通过数值模拟分析探索纤维形态的变化规律,可为生产优化和设计解决方法提供理论指导,对转杯纺输纤通道、转杯等关键部件的设计具有参考意义。     

转杯纺纱通道内气流流动特性的数值分析

探讨凝聚槽型号对42mm直径转杯内气流场的影响。在软件Fluent中对纺纱通道内的三维流场进行数值计算,由计算结果得到了纺纱通道内压力场和速度场的分布。结果表明:在相同工艺条件下,凝聚槽内速度大小为T型U型S型,压力大小为S型U型T型,所纺纱线强度大小为T型U型S型;各槽型内气流静压和速度趋势基本一致,以U型槽为例,气流在输棉通道中加速运动,在出口处速度达到最大值226.31m/s;输棉通道入口处压力最大值为16 321.65Pa,在出口处变为负压,转杯内大部分静压为负压。认为:转杯纺纱通道内气流流动特性的数值分析有助于纺纱工艺的优化。     

喷气涡流纺工艺参数对气流场影响的数值计算

通过数值计算的方法研究喷嘴结构参数及喷孔出口速度对喷嘴内部流场流动特征的影响。研究结果表明:喷孔倾角增加,喷嘴轴线负压先增大后减小,倾角为30°时负压最大;切向速度随喷孔倾角的增加而减小,轴向速度随喷孔倾角的增加而增大;喷孔出口速度越大,切向、轴向、径向速度越大,在喷嘴轴线上负压也越大;空心锭外径对喷嘴内气流速度值影响较小,但空心锭外径较小时可使喷嘴轴线上负压增大;随空心锭与喷嘴入口间距的增加,速度场呈减小趋势,喷嘴内部静压减小,喷嘴进口负压增大。     

流场状态对转杯纺纱接头行为影响的研究

为研究转杯纺纱接头过程,应用fluent流体计算软件对纺纱通道内气流场进行数值模拟,结合接头工艺研究了转杯纺纱通道内气流场特征。模拟结果揭示了接头过程纤维和纱线的运动规律:纤维经过纤维输送通道进入转杯内,纤维到达转杯内壁斜面上时一方面向凝聚槽中移动,一方面沿转杯旋转方向移动;纤维在凝聚槽50°位置处进入凝聚槽中且速度达到最大,为231m/s;纤维速度沿着转杯旋转方向逐渐减小,在凝聚槽250°处最小为30m/s;引纱管和转杯内存在负压,引纱管出口处负压最小为7 827Pa,接头纱从引纱管吸入,在转杯内涡流的作用下被抛向转杯凝聚槽中,与纤维环进行搭接。     

纤维在转杯和输纤通道中的运动模拟

为了研究纤维在转杯和输纤通道中的运动,文章在SolidWorks 2018中建立抽气式转杯纺纱通道的物理模型,采用Fluent 19.0与EDEM 2018耦合模拟纤维的运动,探究了纤维长度为1 mm时在输纤通道和转杯中的运动数值分布,模拟了长度为16 mm时纤维在输纤通道中的运动状态。结果表明：当转杯转速为50 000 r/min时,纤维在转杯内的速度分布为85.9～89.6 m/s,纤维转动动能分布为2.65×10^-9～3.04×10^-9 J,纤维的受力分布为1.17×10^-3～1.22×10^-3 N,纤维的能量分布为9.67×10^-6～1.05×10^-5 J;输纤通道中的气流场存在压强梯度和速度梯度,纤维在输纤通道中的最大速度在出口处,且在输纤通道中同一时刻气流的速度始终大于纤维的速度,有利于纤维的伸直和输送。在输纤通道与转杯滑移面交接处纤维由于冲击导致的动能向弹性势能转变,速度较低,不利于及时向转杯凝聚槽中输送纤维,容易在转杯滑移面处发生堆积,因此...     

评定转杯纺纱线结构的可能性

概论转杯纱的结构特征是存在着一定的无定向纤维,这是由于纤维在杯内纤维环中的无定向排列和剥离点之间产生差异所致。在转杯纺纱中,纤维并不象在牵伸过程中那样定向排列着。经过开松辊开松后的纤维是无定向地送到输棉通道内,尽管在通道内纤维有一定伸直和定向,但远不能像牵伸过程中对纤维的伸直平行作用,纤维多呈前后弯钩状态,导致纤维的有效利用长度缩短,与此同     

Effect of rotor spinning transfer channel modification on fiber orientation and yarn properties

The vortices are generated at the conventional transfer channel, having adverse effects on fiber configuration. In a former research, a conventional transfer channel was modified via rounding the transfer channel inlet corner and adding a bypass channel. The simulation results obtained with the modified transfer channel showed that the vortices were eliminated and the inlet air velocity increased. We present the impact of this modification on the yarn properties and fiber straightness. Four groups of yarn samples were spun using the conventional and modified spinning system. Yarn properties and fiber straightness along the rotor groove were evaluated. Results revealed that tenacities of the yarns spun on the modified system, increased in comparison to that of the conventionally spun yarns. The number of nearly straight fibers is increased by 25.55% by using the modified system, which was mainly attributed to the decrease in the number of fibers with trailing and leading hooks.     

空心锭结构参数对喷气涡流纺内流场的影响

为研究空心锭外圆锥面上斜孔结构对喷气涡流纺成纱性能的影响,采用Solidworks建立了加捻腔的三维CAD模型,利用Fluent 15建立了加捻腔的流体计算力学模型,并进行了流场仿真,研究了流场的气流流动特性以及压力场、速度场的分布规律。结果表明:气流经喷孔喷出后以螺旋状推进,加捻腔内部静压场呈现U型分布;在靠近空心锭入口处存在负压,有利于纤维加捻后吸入空心锭内;空心锭外圆锥面上开通的斜孔有利于增加纤维输出时的轴向速度并且能够有效减缓轴向速度减小的趋势;斜孔角度对纤维进入加捻腔时的轴向速度起到一定的影响,轴向速度随斜孔角度的增加存在先增大后减小的趋势;斜孔能够提高纤维的加捻效果,改善成纱性能。     

转杯纺纱器气流场形成机制的数值分析

转杯纺纱机在正常工作时纺纱器中的气流场主要受气泵抽气机制和转杯旋转机制影响,为研究这2种机制对纺纱器中气流场形成的作用,设计了3种对应不同作用机制的工况,且基于计算流体动力学方法对这3种工况中的流体域进行了数值模拟,并对其气流场的速度分布和压力分布特征进行了分析。数值计算结果表明:转杯纺纱器中的气流场是由抽气机制和旋转机制共同决定的;抽气机制为纤维输送提供了必要的气流速度和负压条件,旋转机制有利于纤维向转杯滑移面的顺利转移和纤维的有序排列,以及其向凝聚槽的凝聚;在这2种机制的共同作用下形成了转杯纺独特的气流纺纱环境。     

Numerical simulation and experimental investigations of air drawing model and air jet flow field model in wide slot positive pressure spunbonding process

An air drawing model of polymers and a model of the air jet flow field model in wide slot positive pressure spunbonding process are established. The air jet flow field model is solved by means of the finite difference method. The numerical simulation computation results of distributions of the air velocity match quite well with the experimental data. We find that the variation of the density and the specific heat capacity of polymer melt at constant pressure with polymer temperature have much effects on fiber diameter. The newly developed formulas were incorporated into a spunbonding theoretical model to predict the fiber diameter of nonwoven web. The air drawing model of polymer is solved with the help of the distributions of the air velocity measured by a Particle Image Velocimetry (PIV). The predicted fiber diameters agree with the experimental data well. It can be concluded that the higher air pressure, higher air velocity and air temperature can yield the finer fibers diameter. The higher inlet pressure and smaller jet angle will all cause higher x-axis position of air velocity and air pressure, which are beneficial to the air drawing of the polymer melt and thus to reducing the fiber diameter.     

Numerical simulation of three-dimensional internal flow field in the spinning channel on rotor spinning unit北大核心CSCD

view of the complex airflow variation in spinning channel on air-extraction rotor, an unstructured fluid calculation domain with single phase and steady slate was built by ICKM CFI) and FLUENT software, based on RNG k-e turbulence physical model.The pressure-velocity coupling of I he internal How field in the spinning channel was solved through SIMPLE algorithm, and the mass flow difference between inlet and outlet Am =0.001 4 g/s was obtained through calculation.The numerical simulation satisfied the convergence condition of residual.The results showed that there was an obvious pressure gradient in the rotor, and the static and dynamic pressure gradually increased from central area of the rotor to the edge of condensing groove.Besides, there was turbulence velocity at the outlet of fil>er pipeline, and the air velocity(342 - 428.68 m/s) on the slip surface and flow area in the condensing groove was relatively high.The trajectory and boundary of two airflow lines in the spinning channel was clear and the flow direction was regular, the line characteristics conformed to the analysis expectation of the pressure field and velocity field.Our work strongly supports research on the flow field characteristics and spinning mechanism of high-speed rotor. © 2021 China Silk Association. All rights reserved.     

喷气涡流纺纱线细节产生机制分析

通过数值计算对喷气涡流纺喷嘴内部流场衰减规律进行探讨。讨论加捻腔中纤维的受力情况及涡流作用下的运动状况;建立倒伏在空心锭上的纤维自由端绕空心锭旋转的临界角速度与进入纱尾的纤维头端长度、纤维半径等参数间的函数关系,以临界角速度作为衡量纤维头端是否被抽拔的依据,解释喷气涡流纺落纤、成纱细节产生的原因。临界角速度随进入纱尾纤维头端长度的增加而增大;纤维半径越大,临界角速度越小,在同一喷嘴气压下,半径大的纤维纺纱时落纤、成纱细节较多;增加喷嘴气压对成纱强力有利,超过某临界值落纤、成纱细节增加,对成纱质量不利;增加喷嘴内部负压,适当减小前罗拉与空心锭的距离可减少落纤、细节的产生。