喷气涡流纺喷嘴中纤维运动的数值模拟

建立了能够反映柔性纤维物理与力学特征的二维模型,结合任意拉格朗日-欧拉法,求解纤维在喷气涡流纺喷嘴中与气流相互作用的流固耦合问题及纤维与喷嘴壁面的接触问题,数值模拟纤维在喷气涡流纺喷嘴高速气流中的运动与变形.研究表明,在喷嘴内气流的作用下纤维随时间呈现波浪形的螺旋运动,并向下游运动,在此过程中与锭子内壁多次发生接触;纤维尾端在完全进入锭子之前以较大的幅度在喷嘴壁面间进行螺旋回转,从纤维束中分离出来并做包缠运动,使纤维束加上捻度;纤维加捻的强度可以用纤维尾端周期性转动的幅度与频率表示.     

喷气纺喷嘴中气流场的分布规律

喷气纺纱中,喷嘴是决定成纱加捻包缠程度的关键,直接影响成纱质量,本文运用激光多普勒测速仪对喷气纺喷嘴中的气流场以及有关参数对喷嘴中气流场分布的影响作了测试分析,所得的结果对掌握喷气纺喷嘴中的气流场的分布规律、合理地设计喷嘴、优化有关参数等提供了依据。     

基于珠-杆模型的喷气涡流纺喷嘴气流场中的纤维运动规律

采用有限体积法对喷气涡流纺喷嘴中的高速气流场进行数值模拟,通过Fluent软件获得了喷嘴中气流场的流动特征,并对气流场中的纤维模型进行动力学分析,在此基础上建立纤维/气流力学模型,求解纤维运动方程,从而对纤维在涡流纺喷嘴气流场中的运动轨迹进行追踪.模拟结果表明:喷气涡流纺喷嘴内部气流呈中心对称分布,纤维在喷嘴内部呈波浪形运动,纤维尾端越靠近加捻室区域,其摆动越明显;当纤维全部进入空心管后摆动不明显.     

气流/纤维两相流动的数值计算和实验的研究

气流／纤维两相流动总是在纺织加工中十分普遍，研究气流／纤维两相流动规律为其在实际中的应用提供理论依据，通过对气流／纤维两相流动的数值计算和实验的发展过程的回顾以及对国内外研究现状的分析，指出目前关于气流／纤维两相流动的数值计算和实验的不足之处，为今后进一步研究奠定了基础。     

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.     

喷气涡流纺喷嘴模型——不等长同心圆管腔体内切向旋流流动特性的数值研究

将喷气涡流纺喷嘴抽象为设有切向气流喷射孔的不等长同心圆管腔体模型,采用计算流体动力学方法,对不等长同心圆管腔体内以切向喷射方法产生的高速可压缩切向旋流的流动特性进行基础研究.研究表明:在切向喷射孔上游出现反旋涡对;切向喷射孔出口外侧气流流速超过音速,随后在外管与内管间的环形区域内以亚音速向下游旋转流动;切向喷射孔入口总压对喷射孔出口附近及其下游区域内气流速度影响不明显.本研究可为喷气涡流纺喷嘴的设计提供可借鉴的思路与结论.     

喷气织机主喷嘴的流场分析

采用流体动力学软件NUMECA对喷气织机主喷嘴的气流流场进行了数值模拟, 揭示了导纱管内不同截面上气流速度的分布,并对主喷嘴内部气流的轴向动压和马赫数分布进行了分析.结果表明,利用数值模拟研究主喷嘴流场特性方便、快捷,且精度也较高.     

喷气涡流纺导引体结构参数的优化

导引体是喷气涡流纺喷嘴的重要组成部分,为了研究导引体结构参数对纺纱的影响,对导引体的结构参数（螺旋角α、导引针长度L）进行了研究,选择5种螺旋角α／（15°,30°,45°,60°,75°）,4种导引针长度L（0．5,1,1．5,2mm）,以粘胶纤维（39mm×1．23dtex）为原料在喷气涡流纺纱小样机上进行纺纱实验,实验结果表明：OL=30°～45°,L=1～1．5mm为导引体的最佳结构参数．     

超音速气流粉碎机喷嘴计算机辅助设计

根据气体动力学理论,利用定常二维无旋超音速流的数值方法－－特征线法,结合气流粉碎机的流动特性,对喷嘴管壁型线设计进行了研究,提出了超音速气流粉碎机喷嘴的设计步骤和计算方法,开发出超音速气流粉碎机喷嘴计算机辅助设计系统。该系统采用参数化设计,有良好的人机交互界面和文件管理功能。     

基于FLUENT的喷气织机主喷嘴内流场的三维数值模拟

为研究喷气织机主喷嘴内流道中气流运动特性,利用Solidworks建立主喷嘴内流道的几何模型,并通过FLUENT采用标准κε二方程湍流模型对高压、高速可压缩的气流三维模型进行数值模拟.模拟结果表明,等效温度下的高压理想气流,从进气孔喷入内流道便产生湍流流动,而进入锥形区域后逐渐趋于稳定,并且气流速度在主喷嘴内流道喉部达到最大,同时压强达到最小.通过数值模拟,形象地呈现了喷气织机主喷嘴内流道的流场状况,对优化喷气织机主喷嘴内流道的相关参数具有参考价值.     

喷气纺纱机加捻管内流场的研究

采用理论分析与模型试验相结合的方法对喷气纺加捻管内的流场进行了研究,探测了该流场沿轴向和径向的压力和速度分布规律。     

喷气纺纱工艺参数的优化选择

从优化喷气纱性能入手，通过确定目标值域，对喷气纺纱的主要工艺参数进行了试纺优选，找出了达到目标值域的优选参数。对于实际生产，有一定指导意义。     

旋转条件下长尾喷管发动机三维两相流场数值模拟

针对旋转条件下长尾喷管发动机的三维两相流场开展了一体化数值模拟,进行了旋转速度为0、100 r/min、300 r/min、500 r/min和1 000 r/min,颗粒直径为10 μm、40 μm、70 μm和100 μm条件下颗粒运动轨迹和聚集浓度分布影响的研究.研究结果表明:①与无旋转条件下的颗粒运动轨迹以及聚集分布规律相比,在本旋转条件下,颗粒的运动历程增加,滞留时间增加,颗粒的聚集部位发生改变;②随着旋转速度增大,颗粒加入主流后首先贴着壁面作周向环绕运动,旋转速度越大,颗粒的旋转环绕轨迹越长;颗粒环绕运动的区域也随着旋转速度的增大而增大;颗粒所滞留的时间总体上是增大的;③随着颗粒直径的增大,由于颗粒本身运动惯性的增大,随流性变弱,受旋转作用影响的程度变差,滞留时间减小;④随着旋转速度的增大,锥台型装药壁面和后封头处的颗粒聚集浓度呈现增加趋势,翼槽表面的颗粒聚集带由翼槽顶部向根部移去;轴线处的颗粒聚集浓度随旋转速度增大而逐渐减弱.     

Numerical Computation in Airflow Field of Compact Spinning with Pneumatic Groove

In compact spinning with pneumatic groove,the computational fluid dynamic model,computed with parallel technologies Fluent 6.3,is developed to simulate the flow field in condensing zone with 3D computational fluid dynamic (CFD) technology.Flowing state,distribution rules of static pressure,and velocity in condensing zone are characterized and analyzed.The results show that the fiber bundle in compact spinning with pneumatic groove is compacted by airflow and the shape of the pneumatic groove,and the static pressure in condensing zone is negative,as well as the velocity of airflow in condensing zone is not zero.The fluctuation frequencies of the static pressure and velocity near the bottom of the pneumatic groove are relatively higher,and the number of the fluctuation is equal to that of the round holes in condensing zone.     

空化喷嘴内部流场的数值模拟

根据喷嘴的结构特点,建立了角形空化喷嘴和风琴管形空化喷嘴的三维结构模型和数值模型,选用RNGk-ε湍流模型,采用SIMPEC算法进行数值计算。结果表明,在空化喷嘴的圆柱段存在速度最大值,射流进入圆柱段后产生明显的负压,与周围介质发生强烈的空化作用,有利于空化气泡的产生。在特定参数下(圆柱段直径d=1mm、圆柱段长度S=3mm、扩散段长度L=8mm、出口扩散角=30°),角形喷嘴的空化效果优于风琴管形喷嘴。     

喷气织机辅喷嘴对耗气影响的测试分析

针对辅助喷嘴对喷气织机的耗能影响做了测试分析，指出不同孔型的辅助喷嘴调节时应找出最佳安装偏角，保持同类型辅喷嘴间良好的一致性，可避免“假象汇交”，有效节能降耗．     

高速压缩空气对纤维分离的研究与应用

对纤维在喷嘴中产生的喷气流场中的受力和运动情况作了理论分析和推导,探索了利用高速压缩气流来分离纤维的可能性,在此基础上提出了一种新的纺纱方法——喷气自由端纺纱,并设计了纺纱装置进行纺纱实验,结果表明,这种方法纺出的纱具有一般自由端成纱的结构,且本方法利用高速气流来形成自由端和加捻成纱,不损伤纤维.     

涡流纺流场的一种测试方法及其分析

介绍了用管式针头测量涡流纺涡流管内空气流场中某一点全压和静压的方法，并可根据所测全压和静压计算该点的动压和速度．对所测静压进行修正，建立了涡流管流场测量的修正公式