噴氣渦流紡加捻器內(nèi)氣流場(chǎng)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(duì)氣流進(jìn)行加速?gòu)亩诩幽砥髦行纬筛咚倩匦臍饬鲌?chǎng)，進(jìn)而對(duì)送入的纖維進(jìn)行加捻，由于不需要高速轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械構(gòu)件，被認(rèn)為是最好的紡紗方式。目前國(guó)內(nèi)對(duì)噴氣渦流紡的研究主要存在在以下兩方面問題:一方面，國(guó)產(chǎn)噴氣渦流紡設(shè)備與國(guó)際先進(jìn)設(shè)備還存在比較大的差距，依然嚴(yán)重依賴進(jìn)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(duì)噴氣渦流紡紗機(jī)加捻器中的各工藝參數(shù)對(duì)

2、氣流場(chǎng)的影響，對(duì)纖維在氣流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)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(dǎo)師的國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51205363)，通過使用高倍光學(xué)顯微鏡(KEYENCE VHX-2000)對(duì)棉纖維的微觀結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析，研究得出棉纖維主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(duì)隨機(jī)獲得的纖維進(jìn)行的測(cè)量與統(tǒng)計(jì)，其結(jié)果顯示:在所研究的纖維總長(zhǎng)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(xué)特征，綜合實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)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(xì)長(zhǎng)棒式的棉纖維結(jié)構(gòu)模型，推導(dǎo)建立了該結(jié)構(gòu)模型的力學(xué)特征系數(shù)。該纖維模型具有全面的力學(xué)特性，旨在為纖維在氣流場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)研究提供了理論參考。
　　本文以Murata No.861型號(hào)噴氣渦流紡紗機(jī)中的加捻器作為研究對(duì)象，基于其加捻成紗的機(jī)理，對(duì)渦流室中氣體的流動(dòng)特征進(jìn)行研究。應(yīng)用SolidWorks2013軟件對(duì)噴氣渦流

4、紡加捻器中的空氣流域進(jìn)行三維建模，然后導(dǎo)入到Gambit軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，最后使用Fluent軟件對(duì)該氣流場(chǎng)進(jìn)行模擬研究。對(duì)氣流場(chǎng)的速度和壓力分布情況進(jìn)行分析，得出加捻器氣流場(chǎng)在入射氣流的作用下形成了一個(gè)強(qiáng)旋的氣流場(chǎng)，并且氣流速度在渦流場(chǎng)中有明顯的衰減過程。氣流場(chǎng)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(duì)該氣流場(chǎng)的影響，結(jié)果表明:當(dāng)噴孔入射角度從20度到40度變大時(shí)，在渦流室內(nèi)的氣流場(chǎng)的速度增大比較明顯;噴孔