噴氣渦流紡加捻器內(nèi)氣流場及纖維模型研究.pdf

1、噴氣渦流紡(Vortex Spinning)的工作原理是借助噴嘴對氣流進行加速從而在加捻器中形成高速回旋的氣流場，進而對送入的纖維進行加捻，由于不需要高速轉(zhuǎn)動機械構(gòu)件，被認為是最好的紡紗方式。目前國內(nèi)對噴氣渦流紡的研究主要存在在以下兩方面問題:一方面，國產(chǎn)噴氣渦流紡設(shè)備與國際先進設(shè)備還存在比較大的差距，依然嚴重依賴進口;另一方面，到目前為止尚未形成完善的理論體系，尚未掌握相關(guān)的核心技術(shù)。其主要原因是對噴氣渦流紡紗機加捻器中的各工藝參數(shù)對

2、氣流場的影響，對纖維在氣流場運動規(guī)律的影響等方面所做的研究較少。
　　本文結(jié)合陳洪立導師的國家自然科學基金項目(51205363)，通過使用高倍光學顯微鏡(KEYENCE VHX-2000)對棉纖維的微觀結(jié)構(gòu)特征進行分析，研究得出棉纖維主要結(jié)構(gòu)特點是:未扭轉(zhuǎn)處是扁平帶狀，扭轉(zhuǎn)處是C形管狀結(jié)構(gòu)。對隨機獲得的纖維進行的測量與統(tǒng)計，其結(jié)果顯示:在所研究的纖維總長度中，C形管狀結(jié)構(gòu)約占70％，扁平帶狀結(jié)構(gòu)約占30％。分析了空氣與纖維相互作

3、用問題中棉纖維的拉伸、扭轉(zhuǎn)、彎曲、塑性以及摩擦性等力學特征，綜合實驗統(tǒng)計的數(shù)據(jù)和理論分析的結(jié)果，建立了一種雙層多節(jié)細長棒式的棉纖維結(jié)構(gòu)模型，推導建立了該結(jié)構(gòu)模型的力學特征系數(shù)。該纖維模型具有全面的力學特性，旨在為纖維在氣流場中的運動研究提供了理論參考。
　　本文以Murata No.861型號噴氣渦流紡紗機中的加捻器作為研究對象，基于其加捻成紗的機理，對渦流室中氣體的流動特征進行研究。應(yīng)用SolidWorks2013軟件對噴氣渦流

4、紡加捻器中的空氣流域進行三維建模，然后導入到Gambit軟件進行網(wǎng)格劃分，最后使用Fluent軟件對該氣流場進行模擬研究。對氣流場的速度和壓力分布情況進行分析，得出加捻器氣流場在入射氣流的作用下形成了一個強旋的氣流場，并且氣流速度在渦流場中有明顯的衰減過程。氣流場的速度分布情況可以概括為:上高下低，外高內(nèi)低。研究加捻器結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對該氣流場的影響，結(jié)果表明:當噴孔入射角度從20度到40度變大時，在渦流室內(nèi)的氣流場的速度增大比較明顯;噴孔