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。     

喷气涡流纺纺纱工艺参数的优化设计

采用二次通用旋转组合的设计方法,对喷气涡流纺纺纱技术的3个主要工艺参数——喷嘴压力、前罗拉到纺锭顶端的距离、纺纱速度进行了优化组合,分析了它们与纱线性能指标之间的关系,得出了纺纱最佳工艺参数。高比例彩棉和白棉混合纺纱时,上述3个参数分别为0．4MPa、19mm、320m／min。     

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...     

喷气涡流纺工艺参数对纺制聚酯纱的影响

喷气涡流纺作为一种高效的新型纺纱技术,最初是为了纺制纯棉纱而发展起来的。然而目前还没有就聚酯纱及聚酯/棉混纺纱相关工艺展开研究,因此该方面相应的基本理论及其复杂的相互性研究就显得极为必要。     

喷气涡流纺喷嘴参数对内流场特性的影响

为探究高速气流在喷气涡流纺内流道的流场特性规律,课题组基于FLUENT建立喷嘴的参数化模型,采用单一变量法分别研究喷孔数量、喷孔倾角和供气压力对喷嘴内流场的影响。结果表明：受引导部件的影响,内流场气流特性分别存在不规则性,且有较多的回流和涡流现象的存在;随着喷孔数量的增加,喷孔出口气流速度略有增大,内流场涡流现象减少,气流旋转性能显著增强;随着喷孔倾角的增大,气流速度峰值先增大后减小,导引部件螺旋面两侧的轴向速度和切向速度分布有明显不同,而当喷孔倾角超过70°后角度对速度的影响逐渐减弱;随供气压力的增加,气流速度增大,气流旋转特性增强,纱线加捻效果有所提高。该研究对于喷气涡流纺喷嘴的结构设计具有参考价值。     

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。     

喷气涡流纺成纱工艺对色纺竹浆纤维针织物性能的影响

为研究喷气涡流色纺成纱工艺参数对色纺竹浆纤维针织物性能的影响,基于Box-Behnken设计方法,借助Minitab16软件,分析探讨了喷气涡流纺成纱工艺（喷嘴气压、纱线线密度、纺纱速度）对色纺竹浆纤维针织物断裂强力、透气性、悬垂性及耐磨性的影响。结果表明：纱线线密度减小,织物断裂强力下降,透气性和悬垂性先显著增加,而后略有下降;纺纱速度提高,织物断裂强力缓慢减小,透气性降低,悬垂性增加;喷嘴气压对针织物断裂强力、透气性、耐磨性均无显著影响,但当喷嘴气压增加时,织物悬垂性能先增加后降低;织物耐磨性主要受纺纱速度和纱线线密度的影响,且影响较为复杂。     

凝聚槽类型对转杯内气流场影响的数值模拟

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。     

喷气涡流纺成纱工艺对竹浆纤维色纺纱性能的影响

为进一步拓展喷气涡流纺织品种及提高传统色纺纱加工效率,利用Box-Behnken设计实验方案,借助软件Minitab 16,分析喷气涡流纺工艺参数对竹浆纤维色纺纱性能的影响。结果表明：成纱工艺对色纺纱断裂强度的影响较为复杂,其中纺纱速度及纱线线密度对色纺纱断裂强度的影响受喷嘴气压不同取值影响;色纺纱条干不匀主要受纺纱速度和纱线密度影响,提高纺纱速度使纱线条干不匀先减后增,而减小纱线线密度将显著恶化色纺纱条干;色纺纱毛羽主要受喷嘴气压和纺纱速度影响,降低喷嘴气压及提高纺纱速度均会使纱线毛羽增加;色纺纱直径主要受喷嘴气压和纺纱线密度影响,增加喷嘴气压或减小纱线线密度,均会使色纺纱直径明显减小。     

气流槽聚型集聚纺纱系统流场的数值分析

为了探讨气流槽聚型集聚纺纱系统的集聚过程和机制,以气流槽聚型紧密集聚纺纱系统为基础,采用3D CFD技术建立了集聚区域的计算流体动力学模型,解析了集聚区域内流场的静压分布及速度分布规律.研究结果表明:须条进入凹槽入口前,只受气流集聚作用,当进入凹槽后,受到气流集聚及凹槽形状集聚共同作用;集聚区域内凹槽的气流分布并不均匀,越接近凹槽底部,气流的速度和静压分布变化波动较大,这主要是由集聚区圆孔的数目引起的.     

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。     

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。     

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。     

涡流纺纱中纺纱腔内气流结构数值模拟

 利用Fluent软件对涡流纺纱中流场进行了三维动力学模型仿真,研究了进气喷嘴、纺纱腔与空心锭子之间间隙、出口负压强度等参数对纺纱腔内气流结构的影响,并讨论其对纱线特性的影响。研究结果显示：在流量相同情况下,纺纱腔内涡流强度和均匀性与进气喷嘴方向及数量、纺纱腔与空心锭子间隙等相关。进气喷嘴轴线方向越接近纺纱腔横截面方向、纺纱腔与空心锭子间隙越小,涡流强度越大,而进气喷嘴数量越多,涡流形态越均匀稳定;间隙出口负压强度决定纺纱腔内轴向气流速度,该参数由纱线种类及其特性决定。     

Numerical simulation of the yarn formation process in Rieter air jet spinning

This paper presents a three-dimensional numerical simulation of the airflow field inside Rieter air jet spinning nozzle. The velocity and pressure distribution were analyzed to describe the principle of yarn formation. The analysis of velocity components and static pressure revealed how the air vortices are created inside the nozzle. A theoretical study along with experimental verification was performed to investigate the influence of nozzle pressure on air jet yarn tenacity and the results were in good agreement. The results show that increasing nozzle pressure resulted initially in improving yarn tenacity but at high pressure tenacity deteriorates.     

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。     

差别化仿毛纱线纺纱工艺参数的最优化

分析和讨论了高收缩聚酯／粘胶纱纺制过程中的三个主要工艺参数：热处理温度、时间和纱线捻系数。优选出了最佳结果。     

Yarn evenness parameters optimization in jetring spinning process

Abstract

In this study, the effects of air nozzles called jetring or nozzlering, on yarn quality which is used as an additional process in conventional ring spinning machines have been investigated. The response surface methodology (RSM) was used to investigate the yarn properties value. In the experiment, Ne30/1 100% cotton fibers were used. In all jetring yarn productions, the air pressure was kept at 125?kPa (gauge). In all samples, the nozzle length was kept 27?mm and twisting chamber diameter was kept Ø2mm. The number of injectors has been kept constant as 4 pieces. Giving the best yarn quality as a result of RSM, injector diameter Ø0.5?mm and injector angle 35° as determined. With this nozzle structural configuration, yarn hairiness values were reduced by 9.2% but yarn irregularity values were increased by 0.7%, yarn elongation values were decreased by 6.2% and yarn tenacity (cN/tex) values decreased to 5.6.