气流槽聚型集聚纺纱系统三维流场的数值研究

采用三维计算流体动力(3D CFD)技术建立了气流槽聚型集聚纺纱系统集聚区域的计算流体动力学模型,应用软件Fluent 6.3对集聚区域内流场进行了并行计算,表征了集聚区域流场的流动情况,解析了集聚区域内流场的静压分布及速度分布规律.研究结果表明气流槽聚型集聚系统的集聚原理由气流集聚与形状集聚组成;接近凹槽底部时静压及气流速度的波动幅度较大,其波动次数等于集聚区圆孔的数目;气流的X轴向分量对须条进行集聚,Y轴向分量利于须条滑入凹槽底部,从而对须条进行形状集聚.     

集聚纺集聚区气流流动规律及集聚效果的数值研究

为探讨网格圈式集聚纺集聚区气流流动规律及气流对须条的集聚效果,建立计算流体动力学(CFD)模型,对集聚纺集聚区的气流流动进行了三维数值研究,并根据计算结果就气流对须条进行集聚的机理、几个重要的结构参数及工艺参数(如吸风槽倾角、吸风槽形状、吸风槽宽度及集聚负压)对集聚效果的影响进行了分析.研究结果表明:集聚区的气流静压值低于外界的大气压力,集聚区外围越靠近吸风槽,压力越小,气流速度越高.由于内外压力差和速度差的存在,从前罗拉钳口输出的纤维须条向吸风槽汇聚,宽度逐渐变窄.吸风槽倾角为10°时有利于集聚效果的提高;弧线型和折线型吸风槽的集聚效果优于直线型吸风槽;集聚负压在一定范围内的变化对集聚效果的影响不明显;增大吸风槽宽度有利于气流对须条的集聚.     

气流槽聚型集聚纺纱系统集聚过程及机理分析

为了探讨气流槽聚型集聚纺纱系统的集聚过程和机理,首先分析了集聚过程的气流流动状况,然后利用Matlab模拟了须条在集聚气流场中的运动轨迹,并分析了气流对须条的集聚效果.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;气流对须条边缘纤维具有集聚作用,吸气负压大小影响气流对须条边缘纤维的集聚宽度;不同厚度须条的纤维受气流作用位置发生变化,在须条截面内发生内外转移现象.     

气流槽聚型长纤维紧密集聚纺纱系统流场模拟与分析

采用SolidWorks软件建立气流槽聚型长纤维紧密集聚纺纱系统集聚区的流场计算模型,然后运用Gambit软件进行网格划分,最后应用Fluent软件对集聚区进行流场模拟和数值计算,得出流场的静压和速度分布规律.研究结果表明:纤维束的干扰或阻挡使凹槽内部的流场速度等高线和压强等高线被分割;x,y和z轴向速度的变化规律各异,且共同完成对纤维束的气流集聚作用;气流负压值不宜过大,避免纤维束被过早吸附造成缠绕影响集聚效果.     

气流槽聚型紧密纺纱系统集聚区长度设计

在研究气流槽聚型紧密纺纱系统前牵伸罗拉、前牵伸皮辊和槽型集聚罗拉对集聚区长度影响的同时,首次利用几何-概率方法表述握持须条钳口截面上一侧伸出的纤维丛长度分布,并通过实验分析得到集聚区长度的计算方法.结果表明:在气流槽聚型紧密纺纱系统中,集聚区长度受前牵伸罗拉半径的影响最大,其随着前牵伸罗拉半径的增大而增大.同时,为保证正常纺纱,避免须条在集聚区断裂造成断头,集聚区长度范围应为伸出钳口纤维累计概率为75%~100%时所对应的长度,纺棉时集聚区长度应该在20.8~38mm之间.     

两种气流槽聚式集聚纺纱集聚区气流场的数值模拟

利用计算流体动力学(CFD)技术模拟金属槽聚和胶圈槽聚集聚纺纱系统的流场,解析集聚区流场的速度矢量和静压分布,比较两种气流槽聚方式集聚纺的特点.研究结果表明:相对于金属槽聚式集聚纺,胶圈槽聚式集聚纺在前罗拉与槽聚罗拉处的气流速度最大值更大,凹槽小孔表面的静压波动更小,这使得输出纱条更稳定,更利于减小加捻三角区,从而使纱条毛羽更少;负压源笛管有利于断头后多余须条的清理,其安装位置稍靠近槽聚罗拉最后一个吸风小孔则清理效果更佳.     

网格圈负压式集聚纺集聚须条张力模型

通过对网格圈负压式集聚纺集聚须条进行几何建模、力学分析和运动学分析,建立了集聚须条的张力模型.该模型可以用来研究集聚须条张力分布,以及分析影响因素.通过求解张力模型的解析解,可知须条张力在集聚区内沿前进方向呈线性增长.通过对线密度为15.3tex的纯棉集聚纱进行模拟计算可知,须条与网格圈的摩擦因数、集聚斜槽倾角、集聚负压、集聚须条半径以及集聚管形状对须条张力的影响较为明显,并且在一定条件下得到的须条张力值在0.03~0.12cN之间.研究结果为集聚纺集聚须条的张力分析提供了方法和借鉴,并为集聚区须条单纤维的运动轨迹分析提供了理论依据.     

集聚纺集聚区须条等截面部分的力学分析

通过对集聚区内须条的集聚过程分析，建立须条的受力模型，发现须条在集聚过程中会产生附加捻度，并且对影响须条附加捻度的各种因素：异型管开槽长度、负压大小、须条和网格套圈间的摩擦因数以及异型管的曲率半径进行了分析。设计相关实验对集聚区内须条的力学模型进行了验证。结果表明所建立的集聚区内须条的力学模型是正确的。     

网格圈型紧密集聚纺不同吸风槽集聚效果的模拟与分析

为明确网格圈型紧密集聚纺不同吸风槽的集聚效果,采用SolidWorks软件建立集聚区三维模型,利用Fluent6.3软件模拟直型槽、斜型槽、异型槽3种槽型集聚区的气流速度分布.研究表明,异型槽的集聚效果最好,斜型槽最有利于须条的输出,且斜型槽有使须条产生翻滚扭转的可能性.     

集聚纺集聚区须条变截面部分的力学分析

通过对集聚区内须条的集聚过程分析，建立须条变截面部分的力学模型，可以得出此部分须条是有附加捻度的，并且对影响这部分须条附加捻度的因素：须条与网格问的摩擦因数和负压的大小进行了分析，结果表明集聚区须条的附加捻度随着须条与网格问的摩擦因数和负压的增加而增加。     

高速航行体通气空泡形态

采用数值模拟方法,对高速航行体垂直发射上升过程重力场中的通气空泡流进行了研究.基于Mixture多相流模型和耦合自然空化模型,建立气、汽、液多相空泡流数学模型,求解整个流场域内的Reynolds平均Navier-Stokes方程.使用动网格技术(Dynamic Mesh Method)结合用户自定义函数(UDF)的程序,数值模拟了重力影响下高速航行体垂直发射水下运动过程,揭示了通气空泡的演化规律及流动载荷变化特征.     

Fluent在气流聚集型纺纱装置中的应用

利用fluent软件对气流聚集型纺纱装置中的气体流场进行建模、分网、加载,得到气流流经尘笼及抽气孔处的速度矢量和压力分布图.说明了纤维在气流场中的运动规律,为如何合理有效地利用气流技术加工出质量好、成本低的产品,以及利用气流技术发展新工艺、新方法提供了可靠的理论基础.数值模拟与试验结果对比表明:数值模拟结果与实际情况比较吻合.数值计算还可以进一步优化气流聚集型纺纱装置的结构参数,通过气流集聚,绝大多数纤维被纺入纱线内,使纱线强度、抗磨性及抗断裂性能增强,纱线表面更光滑,改善了纱线的品质.     

航弹尾流场数值模拟及柔性开舱可靠性分析

为了研究航弹柔性开舱可靠性,通过分析动态条件下弹簧引导伞的运动过程,获知弹尾部流场的复杂性;采用数值模拟计算,求得了弹底尾部压力场、速度场及涡流区的分布规律;依据流体动力学原理,建立了弹簧引导伞计算模型,由能量守恒原理,得出了柔性开舱可靠性的判定依据.     

粘弹性纤维在均匀变形流场中的悬浮动力学

本文以三珠二杆粘弹性铰接的珠链作为纤维的模型,用将珠链运动分解为准刚体运动和纯变形运动的方法,对粘弹性珠链纤维在均匀变形流场中的悬浮运动进行了研究。得到了纤维速度,加速度分布公式,纤维平均取向的角速度南纤维纯变形运动方程。并发现,在纤维质心运动方程中,集中在纤维质心上的各圆珠的斯托克斯阻力之矢量和就等于流体作用于纤维质心的斯托克斯阻力;在纤维相对于质心的动量矩方程中,力矩是准刚珠链纤维中各圆珠上相对于纤维质心的斯托克斯阻力矩之矢量和。特别是在不计纤维惯性、重力和浮力的条件下,当纤维刚直并作平面运动时,其角速度与同样条件下无限长径比椭球角速度的 Jeffery 公式完全一致。     

调压阀内流场数值模拟及动态特性分析

以研究调压阀内流场和动态特性为目的,建立了固体燃气发生器调压阀内流场三维模型,用动态网格技术对流场进行模拟并采用子程序计算阀芯的运动,以相关的冷气试验进行验证.分析了燃气阀内部收敛-扩张外型下的瞬态流动特性和波系变化情况,并分析了不同条件下阀芯运动的动态特性.阀芯的周期性振动导致流场以相同频率变化,较高入口压力和较小弹性系数使阀门能够较快稳定,但导致流量、阀芯位移等物理量峰值增大.     

4∶1粘弹性收缩流动中纤维取向研究

利用纤维生成算法,研究了4∶1粘弹性收缩流动中的纤维取向。直接在流场中生成纤维,通过求解Jeffery方程,得到纤维在流场中的取向状态。结果表明在4∶1平板收缩流中,在靠近壁面且远离拐角的区域,流场中主要是剪切作用占主导地位,而纤维呈现周期性旋转状态;在接近中轴线的位置,流场中转变为拉伸作用占主导地位,纤维沿单轴拉伸;在在上游拐角区域和收缩入口处,流动相对复杂,纤维的取向也相对复杂,因为流动以旋转为主,所以纤维取向也随着出现不规则旋转。     

一种等离子体显示运动图像动态假轮廓评测新方法

针对交流等离子体显示器(ACPDP)运动图像动态假轮廓的产生机理,建立了基于子场划分的ACPDP运动图像亮度感知模型,并在该模型的基础上提出了ACPDP运动图像动态假轮廓的评测方法.首先根据建立的ACPDP运动图像亮度感知模型及图像运动速度计算出相邻两场每个像素的子场积分向量,并以一场时间为积分时间,用动态积分法对两个子场的积分向量进行计算,得到运动图像动态假轮廓的评测结果.该方法不仅符合人眼视觉系统跟踪及积分效应,而且符合ACPDP子场驱动方法的特点.在不同运动速度和不同子场编码条件下,仿真结果与实际经验及已有的研究结果相符,能正确地反映出运动速度和子场编码对动态假轮廓的影响,可应用于子场编码方案的优化.     

间隙环流作用下的转子动力学性能分析

为研究间隙环流对转子动态性能的作用规律,根据流体的连续定理和动量定理建立了描述间隙环流运动规律的偏微分方程组,采用线性摄动方法将间隙环流内流体压力的稳态量和动态量分离,求解得到间隙环流动态作用力的表达式.为验证该流场计算模型,搭建了一个实验装置.使用有限元方法建立实验台干转子的动力学模型,通过实验测试干转子的固有频率,对动力学模型中法兰连接处的接触刚度等参数进行标定.将间隙环流的动态作用力分解为质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵的形式,施加到干转子动力学模型上,得到湿转子的动力学模型.求解该模型得到转子的动力学特征参数对于转子转速的变化规律.通过对间隙环流试验模型进行计算和实验测试,验证了该模型的有效性.研究结果表明,间隙环流能显著降低转子的固有频率,并能够在一定的转速范围内造成转子失稳.     

高速多片湿式离合器带排转矩预测模型

车用高速多片湿式离合器摩擦副的流固耦合运动会引起摩擦片与钢片的轴向碰摩,使其产生较大的带排转矩,降低车辆传动系统工作效率.考虑摩擦副与间隙旋转流场之间的耦合运动关系,建立了摩擦副流固耦合动力学模型.分析了摩擦片与钢片碰摩过程,构建了摩擦副轴向碰摩模型,进而求得带排转矩.通过数值模拟研究了不同转速下的摩擦副非线性运动响应和带排转矩,并与实验结果进行对比.研究结果表明,随离合器转速的增加,在某一临界转速,摩擦副间发生轴向碰摩,摩擦副由稳定运动状态转变为混沌运动状态,此后离合器带排转矩随离合器转速的增加而逐渐增大.     

基于有限元网格重构的降落伞工作过程数值研究

以经典的C9圆伞为研究对象,用有限元模型描述该伞结构,定义其周围有限空间作为流场计算域,将全局坐标下载荷位移定义为流场域位移,实现有限流场域的运动。采用运动空间域代替固定的欧式空间域,并与降落伞结构实现了流固耦合计算。得到了丰富的流场、结构场信息及伞载系统的动力学响应曲线。将计算结果与试验数据进行比对发现二者基本一致,验证了此计算方法的可行性,为降落伞的设计提供参考依据。