不同压强条件下环锭旋流喷嘴内部流场模拟

为探究在不同环锭旋流喷嘴气道入口压强条件下喷嘴内部的流场分布规律,借助STAR-CCM+与ANSYS CFX流体分析软件建立旋流喷嘴模型并进行数值模拟分析,得到在纺纱过程中旋流喷嘴内部气流的速度和压力分布云图。结果表明:空气通入气道入口的流动机制遵循涡流效应,以旋流状向纱道两端流出,向两侧流出的旋流可对纱线进行轻微解捻和毛羽的进一步贴服;喷嘴内部流场对比示意图表明入口压强对纱线受力的分布并无影响,但气流压强波动幅度随入口压强的增大而增大,波动幅度越大越利于毛羽的包裹,对纤维束的包裹作用也更强烈,但过大的气流压强会造成更多纤维的流失。     

旋流喷嘴对不同线密度纱线的作用机制

为研究旋流喷嘴纺纱方法对不同线密度纱线的减羽效果,借助计算流体软件模拟旋流喷嘴内部气流特性及不同线密度纱线在气流作用下的压强与速度分布,并用纺纱试验进行验证。模拟结果表明,进入纱道后的气流沿顺时针方向分别朝纱道入口及出口方向运动,纱线表面毛羽主要受到气流的包裹力和由于纱线自转而产生的相对包裹力作用。气流的旋转特性使得纱道管壁附近的压强高于轴线附近,因此不同线密度纱线的表面所处涡流的位置不同,受到的气流包裹力也不同。纱线线密度较小,表面受到的压强分布密集,x、y、z 向速度波动较大,其中20 tex 纱线表面的压强和速度分布情况优于10、30、40 tex 的。研究结果表明,旋流喷嘴压强在0.2 MPa 下,对20 tex 大麻/ 棉（40/60）的减羽效果最优,达到了87.6%,与数值模拟结果一致。     

旋流器的气道流场对成纱质量的影响

旋流器是一种有效降低环锭纱细纱毛羽的装置,具有投资少,安装方便的特点。文章用数值模拟的方法分析了旋流器气道内的流场分布,以及旋流器气道的流场分布与成纱质量的关系。结果表明,在环锭细纱机上安装旋流器能够有效地减少纱线的毛羽;旋流器气道内气流分布对纱线的质量有较大的影响;要适当地选择输入旋流器的气压大小,以保证成纱质量。     

气道位置对旋流器减少细纱毛羽效果的影响

为了进一步优化旋流器的内部结构,更好地改善成纱质量,本文在前期研究基础上设计了三种不同气道位置的旋流器,并且在加工气压分别为0-0.25MPa下加工纱线。通过测定纱线的毛羽指数,并和普通环锭纺纱线进行对比,得出：当气道直径d=1.4mm,气道在纱道上的分布位置为1:2,加工气压为0.2MPa时,所纺纱线的毛羽指数达到最低。同时,利用流体力学计算软件ANSYS CFX对喷嘴内的气流场进行数值模拟和分析,研究了气流场对纱线毛羽减少的影响机理,并进一步阐明了气道位置和加工气压对喷嘴内气流场的影响。     

基于有限元方法的全聚纺集聚区流场数值模拟

利用有限元分析软件ANSYS中的FLOTRAN CFD分析功能,对全聚纺集聚区内的三维流场进行数值模拟分析。通过模拟结果的对比分析,得到全聚纺集聚区内气流速度及气流分布规律,对全聚纺工作原理进行解释。其次结合环锭纺和全聚纺纯棉纺纱实验,讨论气流全聚纺集聚区气流分布对纯棉纱质量的影响。结果表明:对于纯棉纱的纺制,全聚纺有利于改善成纱条干,提高成纱强力,减少有害毛羽的同时保留丰富的有益毛羽。     

凹槽形状对气流槽聚纺纱集聚区流场及成纱性能的影响

针对气流槽聚纺纱不同集聚凹槽形状对成纱性能的影响,建立集聚区域三维模型,利用Fluent软件模拟不同凹槽结构的气流槽聚装置集聚区域的流场分布,比较其气流流场的特点。模拟结果表明：在相同负压条件下,非对称凹槽气流槽聚装置的气流利用率高,负压气流方向和集聚方向的速度分别为48.3、24.5 m/s,可有效握持和集聚纤维束,使得输出的须条能够最大程度地集聚,纤维也尽可能多地集中成为主体纤维束,有利于减少毛羽。通过测试所纺27.78 tex苎麻纱的成纱性能,验证非对称凹槽的集聚性能以及集聚气流对成纱性的影响。实验结果表明：采用非对称凹槽集聚装置纺制的纱线毛羽比环锭纺减少了77.58%,成纱强力比环锭纺提高了14.32%,成纱性能显著提高。     

旋流器对环锭纺不同线密度纱线性能的影响

采用安装在传统环锭细纱机的旋流器加工不同线密度的纱线,探讨了旋流喷嘴内部高速旋转气流对纱线加捻成形的影响。结果表明：旋流器的使用能够有效地减少纱线毛羽,但在优化纱线强力、条干不匀率等方面作用不是很明显且对不同线密度纱线质量的改善程度存在一定的差异。采用纱道为2 mm,气道为1.4 mm的旋流器,所加工不同线密度纱线的质量都有一定程度的提高,其中线密度10 tex 纱线的3 mm以上毛羽、断裂强度和条干不匀率质量指标的改善均优于其他四种纱线,为研究最好地降低纱线的成纱毛羽提高纱线质量而选择合适尺寸的旋流器提供参考。     

络筒机上减少毛纱毛羽装置的研究

络筒工序会增加羊毛纱线毛羽,制约了轻薄高精羊毛纺织品的开发.文章针对改善羊毛纱线的毛羽,研制了一种气流喷嘴装置,应用旋转气流使纱线退捻-加捻的原理,进行了减少羊毛筒子纱毛羽的研究,研究重点放在解释气流喷嘴装置的设计理念,讨论管纱不同部位、不同规格羊毛纱线的毛羽减少效果,并且指明了项目的不足和进一步的研究方向,最后得出了实验装置能有效地减少毛纱毛羽尤其是长毛羽的结论.     

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。     

旋流喷嘴气道配置对环锭细纱性能的影响

为研究旋流喷嘴不同气道配置对减羽效果的影响,本文设计和使用了两组不同气道直径和气道位置的旋流喷嘴进行纺纱实验,并对普通纺、紧密纺和旋流纺的综合性能进行了比较。实验结果表明：气道直径为1.4mm的旋流喷嘴减羽效果优于1.2mm和1.6mm的旋流喷嘴,气道位置为A的旋流喷嘴优于位置为B和C的旋流喷嘴。对于30tex的Z捻纱,旋流喷嘴最佳尺寸参数为气道直径为1.4mm,气道位置为A,最佳气压为0.15MPa,在此条件下,旋流纺比普通纺S3值(≥3mm毛羽数之和)降低了74.2%,断裂强度增加了5.4%;比紧密纺S3值降低了59.5 %,断裂强度降低了4.0%,减羽效果显著。     

旋流纺闭合式纤维集聚机构的改进及成纱性能

 为了探究旋流纺新的引纱方法,本文在旋流纺闭合式集聚装置上作了改进,将其设计成附有引纱通道和引纱罗拉的集聚装置。成纱利用引纱方法将汇聚好的纤维束引出来,再利用旋流喷嘴加捻成纱。首先分析改进前后集聚装置的区别和成纱原理,然后通过改变旋流喷嘴的气压配置,对所纺纱线的断裂强力及毛羽两项纱线质量的主要性能指标进行了测试,分析喷嘴气压配置与成纱质量之间关系,并通过扫描电镜来分析纱线结构的变化。发现：这种成纱方法可以纺制出普通纯棉纱线,加捻气压仍然对纱线质量影响较大,纱线的外观和改进前的纱线不同。本结果为研究旋流纺新型汇聚装置提供参考。     

环锭旋流喷嘴纺纱线的性能及其织物风格

为探索旋流喷嘴所加工的纱线对织物风格的影响,分别使用传统环锭纺和环锭旋流喷嘴纺纱方法纺制的纱线织成织物,并运用KES织物风格仪测得织物的压缩性能、剪切性能、拉伸性能和弯曲性能。结果表明:环锭旋流喷嘴纺纱线的毛羽指数、断裂强度以及条干不匀均有一定改善,织成的织物比普通纺织物更加丰满和厚实,手感更加挺括;当受到外力作用时,环锭旋流喷嘴纺织物易发生形变,且织物的弹性回复性更好。     

Research on flow field in a modified ring spinning system with the air nozzle

Twisting is one of the most important steps in the yarn spinning, which influences the geometry of spinning triangle and determines the properties of spun yarns. Airflow is one of the most important measures on improving yarn spinning. In this paper, a kind of air nozzle with vortex guiding channel was designed and used on the modification of ring spinning system, and the spun yarn qualities was studied by analyzing the airflow field in the nozzle. Firstly, the three-dimensional physical model of nozzle was given using CAD software according to the geometrical size of the practical nozzle model. Then, the numerical simulations of the three-dimensional flow field in the nozzle were given using Fluent software. Finally, two different kinds of yarns 10Ne and 20Ne were spun in the modified ring spinning system with the nozzle installed. The airflow pressure 0.01 Mpa and two different swirling directions, anticlockwise and clockwise, were chosen. The qualities of spun yarns, hairiness, strength, evenness, and number of snarling were measured and analyzed. It is shown that the high vortex airflow can be produced in the nozzle, and then corresponding twist can be produced. For the Z(S) twisting spun yarn, under the effects of the clockwise (anticlockwise) vortex airflow, the pre-twisting would be produced and the yarn twist can be strengthened, while under the effects of the anticlockwise (clockwise) vortex airflow, the untwisting effect would be produced, and the yarn twist can be decreased.     

圆盘式旋流纺输送管道流场与成纱质量的关系

输送管道是圆盘式旋流纺设备的重要构件之一,具有输送、伸直、分离纤维的作用。设计了5种输送管道,用数值模拟的方法分析了输送管道内的流场分布,以及输送管道的流场分布与成纱质量的关系,并通过纺纱实验进行了验证。实验结果表明,通过适当减小输送管道底面和水平面的夹角,选择合适的输送管道的出口面积和进口面积比,可以改善管道中的气流分布,提高成纱质量。     

低压旋流喷嘴流场特性的数值仿真分析

针对以水为单介质流体的螺旋旋流雾化喷嘴的流场特性,采用VOF方法,建立了低压旋流喷嘴内流场的三维流动数学模型.通过改变旋流喷嘴的螺旋体长度、入口槽道截面积、螺旋升角、螺旋槽形状、旋流室内锥角等不同的结构参数,对雾化喷嘴的压力场、速度场进行数值分析仿真,得到了螺旋旋流雾化喷嘴的结构参数对流场特性的影响规律.研究结果对低压旋流喷嘴的设计与开发具有指导意义.     

Research on process parameters in a novel drafting system

To overcome the shortcomings existing in the roller drafting system of air jet spinning, a set of combing roller-drafting system has been introduced to substitute the roller drafting system in air jet spinning. Moreover, a funnel-shaped fibre conveyer, a disc fibre collector and a swirl twister have been designed to accomplish the spinning process, which was named disc swirl spinning. Experimental spinning proves that combing roller drafting device wears little. Its remarkable advantage lies in the high efficiency of drafting. The rotational speed of jet stream in nozzle can be well utilized, which promises a high productivity. The relationship between the drafting process parameters of disc swirl spinning and yarn properties, such as tenacity and peeling-off-resistance, has been investigated and the data suggest that yarn properties keep stable when combing roller speed is 6000–7000 rpm, feeding quantity is 1.695–2 g/min, sliver linear density is 2–2.58 g/m, feeding tension is 0.012 N and the unwinding tension of the core filaments is 0.06 N. Furthermore, the appearance of disc swirl spun yarn is compared with that of air jet spun yarn. The scanning electron microscope (SEM) photos show that yarn structure of disc swirl spun yarn is similar to that of air jet spun yarn. The core is bound by the outer fibres and it is nearly parallel and no twist. However, the outer fibres of disc swirl spun yarn cover yarn body totally, which is different with that of air jet spun yarn.