不等長同心圓管內(nèi)切向旋流特性及應用研究.pdf

1、噴氣渦流紡紗技術是目前最先進的紡紗技術，其利用紡紗噴嘴內(nèi)的高速旋流對纖維進行加捻而成紗，噴嘴內(nèi)部旋流的流動特性直接影響到紗線的成紗機理和性能。外界高壓氣流通過與噴嘴側(cè)壁相切的噴孔，噴射入噴嘴內(nèi)部加捻腔后，作高速空間螺旋運動。氣流的切向運動可以實現(xiàn)纖維的包纏加捻，軸向運動有利于纖維的進給和紗線的輸送，徑向運動則利于纖維的分離從而為纖維加捻做好準備。噴氣渦流紡紗噴嘴內(nèi)部氣流流動屬于旋流范疇，在實際工業(yè)生產(chǎn)中旋流有著廣泛而重要的應用。本課題在

2、不失噴嘴內(nèi)部氣流流動本質(zhì)特性的前提下，將噴氣渦流紡紗噴嘴簡化為具有側(cè)向噴孔通道的不等長同心圓管組件，分析和研究不等長同心圓管組件腔體內(nèi)氣流的流動特性和應用特性，并提出了一種具有新型結(jié)構(gòu)的噴氣渦流紡紗噴嘴裝置。本課題開展了以下工作：
　?。?）對不等長同心圓管內(nèi)部切向旋流進行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明：噴孔上游的外管腔內(nèi)有渦對存在，渦對在外管入口附近形成，隨后沿管軸線向出口方向移動，在噴孔出口附近消失，渦對的形成和消失具有周期性；噴孔出口

3、下游至內(nèi)管入口之間的外管腔內(nèi)，氣流作極為強烈的空間旋轉(zhuǎn)運動，最后在外管內(nèi)軸向氣流的作用下推進到內(nèi)外管之間的環(huán)形區(qū)域；內(nèi)外管之間的環(huán)形區(qū)域內(nèi)氣流作規(guī)則的空間螺旋運動，氣流運動也較為平穩(wěn)，圓管腔內(nèi)的氣流主要由此環(huán)形通道流出圓管腔。內(nèi)外管的幾何參數(shù)變化對圓管腔內(nèi)氣流的運動特性產(chǎn)生較為明顯的影響，其中尤以噴孔通道幾何參數(shù)的影響最大。噴孔角度增大，圓管腔內(nèi)氣流的旋轉(zhuǎn)運動增強但軸向運動減弱，氣流的切向運動向管中心處擴展。噴孔直徑增大，圓管內(nèi)氣流的切

4、向運動增強，但外管近壁區(qū)以及內(nèi)管中心通道內(nèi)氣流回流強度亦增強。內(nèi)外管直徑和長度的變化對圓管腔內(nèi)氣流的運動特性形成一定影響但不明顯。
　?。?）采用粒子圖像測速技術對不等長同心圓管內(nèi)部切向旋流流場進行瞬時、全流場測量。由于以空氣為介質(zhì)時實驗實現(xiàn)難度較大，因而按照雷諾相似準則以工質(zhì)水替代空氣進行了目標流場的實驗測試。將實驗測試數(shù)據(jù)經(jīng)過雷諾轉(zhuǎn)換后與相同邊界條件下空氣的數(shù)值模擬結(jié)果進行了比較，實驗發(fā)現(xiàn)，外管入口段，實驗結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果較