喷嘴参数对喷气涡流纺内流场特性的影响研究

为明确喷气涡流纺纱的纺纱机理,研究喷嘴中喷孔数量、喷孔倾角和供气压力对喷气涡流纺内流场的影响情况,文章采用Fluent软件进行喷气涡流纺的内流场模拟分析.通过结果对比分析发现:喷孔数量和供气压力对喷嘴内流场的气流旋转运动影响较为显著,随着喷孔数量和供气压力的增加,喷嘴内气流的旋转运动显著增强,对纱线自由端纤维的加捻效果...     

解析法评价旋转气流对喷气涡流纱的加捻强度

在对喷嘴内部流场数值模拟的基础上通过解析法研究旋转气流对喷气涡流纱加捻的强度。研究结果表明:旋转气流对喷气涡流纱的加捻强度是喷孔数目、喷孔倾角、喷孔直径、喷嘴直径、空心锭外径、喷孔出口速度(即喷嘴气压)、空心锭入口与喷嘴入口间距、尾端自由端纤维倒伏空心锭上部的高度、纱线直径等的函数。喷孔出口速度增加,旋转气流加捻强度增强;加捻喷嘴直径减小,旋转气流加捻强度增大;空心锭入口与喷嘴入口间距增加,旋转气流加捻强度减小;空心锭外径增加,旋转气流加捻强度增加。数值计算结果表明解析模型的有效性。     

基于ADINA流固耦合的纤维在涡流场中的运动研究

为了研究纤维在喷气涡流纺喷嘴中的运动状况,以MVS861型喷气涡流纺喷嘴为原型建立二维计算模型,运用有限元计算软件ADINA中的流固耦合计算模块对纤维-气流两相耦合进行数值分析,同时研究喷孔处的压力大小对两相流运动的影响。结果表明:气流经两侧喷孔喷出后,在流场内会产生涡流场推动内部纤维以波浪式运动向喷嘴出口推进;随着喷孔处的压力增大,纤维的运动周期变短、摆动频率变高;增大喷孔处的压力能够提高纤维加捻包缠的工作效率。     

喷气涡流纺喷孔数量对喷嘴内气流场的影响

为了研究喷孔数量对喷嘴内气流场的影响,应用FLUENT流体计算软件对喷嘴内部气流场进行数值模拟,并结合Origin Pro 8对不同喷孔数量时喷嘴内部气流场状况进行比较和分析,深入解析喷孔数量对涡流场的影响。研究表明:喷孔数量对喷嘴内部气流场的特性影响较为明显,随着喷孔数量的增多,气流在喷嘴中形成的旋转运动增强,喷嘴入口处用以吸引纤维的负压也随之增大,对纱线的加捻特性也就越强。     

喷气涡流纺喷嘴喷孔参数的分析

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φ0.5×5;喷孔角度70°。     

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。     

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。     

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。     

喷孔锥度对喷气织机辅助喷嘴喷射性能的影响

为探究喷孔锥度对喷气织机多圆孔辅助喷嘴喷射性能的影响规律,课题组设计了3类等大中心环形分布喷孔辅助喷嘴,研究其流场特性。分别建立了不同喷孔锥度时3类辅助喷嘴的流场模型;利用FLUENT软件对上述流场模型进行数值模拟,得到供气压力0.3 MPa时各辅助喷嘴对称面上速度云图、出口流速中心线上速度衰减曲线图及距喷嘴出口不同距离处截面速度分布图;提取截面上速度分布数据点得到了3类多圆孔辅助喷嘴0°和10°时距出口不同距离处截面速度径向分布图。结果表明:随喷孔锥度增大,各多圆孔辅助喷嘴的喷射性能明显增强;喷孔锥度大于0°时,喷孔锥度越大各型喷嘴出口处射流速度也随之增大。课题组既分析了喷孔锥度和孔心距各自单一因素对喷嘴喷射性能的影响,又考虑了喷孔锥度和孔心距双因素对喷嘴喷射性能的影响,结果表明喷孔锥度对辅助喷嘴整体喷射性能的影响较孔心距的影响更为显著。     

喷孔锥度对喷气织机环槽型辅助喷嘴性能的影响

为提升引纬质量,课题组设计了一种环形槽型喷孔辅助喷嘴,并通过数值模拟探究辅助喷嘴结构对喷射性能的影响。课题组依据喷射出口面积等效原则,设计了3种环槽型辅助喷嘴,并分别建立了环形槽结合中心式辅助喷嘴的流场模型;利用FLUENT软件对建立的流场模型进行数值模拟,得到供气压力0.3 MPa时不同喷孔锥度的各环槽型辅助喷嘴对称面上速度云图、出口流速中心线上速度分布曲线图、气耗量,以及距喷嘴出口20,50,70 mm处截面速度分布图。结果表明：对同种环槽型辅助喷嘴,随着喷孔锥度增大,辅助喷嘴的喷射性能明显增强;喷孔锥度大于0°时,喷孔锥度增大各喷嘴出口处射流速度也随之增大。环槽型辅助喷嘴为喷气织机引纬提供了一种效率更高的方法。     

喷气织机辅助喷嘴与异形筘结构参数对流场的影响

为深入理解辅助喷嘴引纬流场特性以及相关结构参数的影响作用,以便为引纬工艺的改善提供参考,根据实际引纬情形建立辅助喷嘴与异形筘组合流场模型。利用计算流体动力学软件Fluent对组合流场进行数值模拟,得到组合流场射流中心线上的速度分布,并通过实验验证数值模拟的合理性。以此为基础,探究异形筘下唇倾角以及辅助喷嘴喷孔与异形筘壁的距离对组合流场的影响。结果表明：辅助喷嘴组合流场出口速度的实验值小于数值模拟值,但二者整体上具有较好的一致性。供气压力为0.3MPa和0.4MPa时,异形筘下唇倾角为12°和3°时的气流速度为最优,同时辅助喷嘴喷孔与异形筘壁间的合适距离为9mm与10mm。     

喷气织机辅助喷嘴流场特性与耗气量分析

为研究辅助喷嘴几何结构对喷嘴喷射效果及耗气量的影响,采用CFD软件Fluent对喷气织机辅助喷嘴流场进行数值模拟,获得了辅助喷嘴在不同供气压力、出口截面积、出口形状及喷射角下的纬纱飞行轴线气流速度分布。结果表明:随压力增大,射流速度的提升逐渐变弱,耗气量随压力呈正相关变化;喷嘴出口截面积影响射流速度和持续性,随截面积增加耗气量不断增大;截面积一定时,出口形状变化对筘槽内流场影响较小;纬纱飞行方向上气流速度及峰值位置随喷射角而变化,在实验范围内,喷射角越大耗气量越小,选择合适的辅助喷嘴和引纬工艺,是实现喷气织机高质低耗目标的关键。     

绢丝喷气纺中喷嘴工艺的优化设计

着重分析了绢丝喷气纺中喷嘴部分的工艺 :两喷孔距、前罗拉出口与喷嘴入口距离、前后喷嘴的压力对绢丝成纱质量的影响。并通过二次通用旋转组合设计及多因子的计算机优化 ,得出绢丝喷气纺喷嘴工艺的最佳配合     

绢丝喷气纺中喷嘴工艺的优化设计

着重分析了绢丝喷气纺中喷嘴部分的工艺,两喷孔距,前罗拉出口与喷嘴入口距离,前后喷嘴的压力对绢丝成纱质量的影响。并通过二次通用旋转组合设计及多因子的计算机优化,得出绢丝喷气纺喷嘴工艺的最佳配合。     

基于Fluent的辅助喷嘴气流流场数值模拟

为研究喷孔形状对喷气织机辅助喷嘴喷射效果的影响,利用Solidworks建立辅助喷嘴喷射流道的几何模型,并通过Fluent采用RNG k-ε二方程湍流模型对高压高速可压缩的气流三维模型进行数值模拟。模拟结果表明,对于等效温度下的高压理想气流,在相同供气压力下,随着辅助喷嘴管内截面积的减小,管内气体速度反而增加,所研究的4种孔型的辅助喷嘴气流射出能力依次为7圆孔型单矩形孔型双圆孔型单圆孔型。模拟结果可对喷气织机辅助喷嘴的优化提供参考。     

供气压力对辅助喷嘴气流中心线的影响

为分析供气压力对辅助喷嘴气流中心线的影响,以避免出现虚假汇交现象,首先对主辅喷射气流产生虚假汇交现象进行理论分析,在此基础上利用气体流场测试装置,以泰坦TT-800喷气织机为实验平台,在改变供气压力条件下,对津田驹HTS1-9D的D型辅助喷嘴的实际流束中心线进行了测试分析。结果表明,当辅助喷嘴供气压力增大时,到达筘槽内侧的辅助喷嘴实际气流中心线与辅助喷嘴几何中心线之间的垂直距离逐渐增加。在实际织造生产中,可根据到达筘槽内侧的辅助喷嘴实际气流中心线与辅助喷嘴几何中心线之间的垂直距离的变化,来适当调节辅助喷嘴的安装高度,以避免出现虚假汇交现象,提高织造效率。     

基于有限元模型的喷气涡流纺纤维运动轨迹模拟

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。     

喷气涡流纺初探

喷气祸流纺是利用高速气流和喷嘴内部各部件的配合作用成纱的。在纺纯棉纱时，纱线强力比喷气纺（MJS）提高近1/4。文章通过对喷气涡流坊喷嘴的结构和高速气流作用的分析．讨论了该成纱方法的成纱机理，并对其纺纱装置、成纱结构扣成纱性能进行了初探。     

传统型与自捻型喷气涡流纺的对比

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。     

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。