空心錠對(duì)噴氣渦流中纖維運(yùn)動(dòng)規(guī)律影響的研究.pdf

1、噴氣渦流紡紗是通過噴嘴上開設(shè)的噴孔噴出作用于纖維的高速氣流進(jìn)而將纖維加捻成紗。在噴嘴內(nèi)部纖維運(yùn)動(dòng)規(guī)律復(fù)雜，涉及纖維-氣流兩相耦合。本文旨在對(duì)噴嘴內(nèi)的旋轉(zhuǎn)氣流進(jìn)行運(yùn)動(dòng)特性研究，對(duì)纖維在旋轉(zhuǎn)氣流作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行研究。主要內(nèi)容為:采取數(shù)值模擬結(jié)合實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)噴嘴中空心錠結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)流場分布特性的影響規(guī)律進(jìn)行研究，基于MVS861型噴氣渦流紡紗機(jī)噴嘴結(jié)構(gòu)建立了流體動(dòng)力學(xué)模型，利用FLUENT研究了噴嘴內(nèi)部氣流場的運(yùn)動(dòng)規(guī)律;在空心錠截面中心開設(shè)

2、呈環(huán)形陣列的斜孔，對(duì)空心錠斜孔排數(shù)、角度對(duì)流場分布規(guī)律進(jìn)行了研究;在ADINA中建立了二維噴嘴模型，研究了在不同噴嘴壓力入口參數(shù)和不同空心錠斜孔參數(shù)條件下的纖維運(yùn)動(dòng)規(guī)律。噴嘴由透明有機(jī)玻璃材料加工并搭建了噴嘴實(shí)驗(yàn)，研究了空心錠位置和噴孔數(shù)量對(duì)纖維在氣流場中的運(yùn)動(dòng)形態(tài)的影響。得出以下結(jié)論:
　　1.壓縮空氣會(huì)在噴孔出口處以斜向切入的方式進(jìn)入加捻腔內(nèi)部，隨后氣流呈現(xiàn)螺旋式回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并慢慢向空心錠出口流動(dòng)，在這一過程中還伴隨著流場流速的減

3、弱。氣流在噴嘴內(nèi)達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)其各項(xiàng)特性曲線均對(duì)稱分布于模型的中心軸線，其中靜壓分布曲線在空心錠入口處存在負(fù)值，這會(huì)將纖維束吸入其內(nèi)部通道形成芯纖維。
　　2.分析在空心錠上添加斜孔時(shí)的各個(gè)速度分量的分布，發(fā)現(xiàn)斜孔的存在并不會(huì)影響三個(gè)速度分量的分布規(guī)律，即斜孔不會(huì)影響纖維的加捻，且存在以下作用;研究中心軸線上的軸向速度分布曲線，發(fā)現(xiàn)空心錠出口的軸向速度顯著增加且能夠緩和軸向速度減小的趨勢(shì)，這樣有利于纖維保持更高的速度增加其扭轉(zhuǎn)效果進(jìn)而

4、增加纖維間的抱合。
　　3.空心錠上開設(shè)的斜孔會(huì)對(duì)噴嘴加捻腔的纖維入口處的軸向速度起到一定的影響。在保持噴嘴壓力入口參數(shù)不變的情況下，當(dāng)增加空心錠上開設(shè)的斜孔角度時(shí)，纖維入口平面上中心點(diǎn)的軸向速度會(huì)由20°時(shí)的7.8m/s增大到40°時(shí)的8.9m/s，隨之又減小到50°時(shí)的8.3m/s。
　　4.將ADINA中建立的模型以壓力入口為條件進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)氣流從噴孔逐漸進(jìn)入噴嘴內(nèi)部時(shí)內(nèi)部壓力分布會(huì)出現(xiàn)不對(duì)稱現(xiàn)象，而此時(shí)纖維開始出現(xiàn)擺

5、動(dòng)，此后纖維以波浪式向出口運(yùn)動(dòng)。隨著噴嘴入口壓力的增加，纖維在流場中的擺動(dòng)幅度略有增加，擺動(dòng)頻率變快，擺動(dòng)周期縮短。
　　5.在ADINA模型中的空心錠結(jié)構(gòu)上開設(shè)斜孔，在流場流動(dòng)過程發(fā)現(xiàn)斜孔的存在會(huì)使紗線通道中的氣流向內(nèi)或向外流動(dòng)，這樣就存在流體對(duì)纖維的二次作用，進(jìn)而影響纖維的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。綜合分析纖維的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和速度曲線，得到斜孔角度會(huì)對(duì)纖維運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生一定的影響，隨著角度的增加纖維運(yùn)動(dòng)變快，斜孔角度在40°纖維運(yùn)動(dòng)最為劇烈。