喷气织机引纬流场的研究

论文摘要

喷气织机是集光、机、电、气为一体的高科技产品,由于其织物品种适应性不断拓展,筘幅、入纬率、运行效率、自动化及智能化程度不断提高而得到迅速发展,并成为织造行业最重要的、需求旺盛的、市场前景广阔的机织设备。喷气引纬是以空气为引纬载体,利用空气的流动及喷射成束的特性,将纬纱牵引入梭口。目前,由于对喷气引纬流场的研究缺乏系统的理论分析和完整的实验方法,喷气织机的运行效率、可靠性、能耗等指标未能达到理想水平。因此,对喷气引纬流场的研究有待深化。本文介绍了喷气引纬的工作原理及喷气织机引纬流场涉及的流体动力学的基本理论,并基于流体动力学原理建立了喷气织机主喷嘴和辅助喷嘴气流引纬流场的数值模型,分析了主喷嘴和辅助喷嘴喷射气流的流场特性,建立了主喷嘴和辅助喷嘴的三维几何模型,同时运用FLUENT 6.3进行模拟计算,并对模拟结果进行了分析。主喷嘴模拟结果表明,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,对喷气织机主喷嘴内流道的相关参数的优化具有参考价值。辅助喷嘴模拟结果表明,对于等效温度下的高压理想气流,在相同供气压力下,随着辅助喷嘴管内截面面积的减小,管内气体速度反而增加。本文研究的四种孔型的辅助喷嘴气流射出能力依次为:七圆孔型＞矩形孔型＞双圆孔型＞单圆孔型,模拟结果对喷气织机辅助喷嘴的相关参数的优化具有参考价值。本课题研制了喷气织机引纬流场试验台,并设计了“辅助喷嘴作用下的筘槽内气流流速特性"的试验方案,通过在各种因素下筘道内流速的测量,得出辅助喷嘴的喷射效果与供气压力、喷向角、辅助喷嘴间距等因素之间的关系,从而确定合理的工艺参数,实现减少耗气量的目的。实验结果表明:在引纬槽的同一截面上,靠近槽的开口侧的测量点的流速较低,表明气流向流道的开口侧扩散;靠近槽内壁和上沿的测量点的流速较高,表明主气流是偏向槽的内壁和上沿;如果喷向角一定,则供气压力越大,气流速度越大;辅喷间距越小,气流平均速度越高;供气压力越高,引纬气流不一定更强。由于筘槽内引纬气流速度与喷向角、辅喷间距和气压同时关联,工艺参数选择需要同时考虑喷向角、辅喷间距和供气压力。本文通过数值模拟与实验相结合,对喷气织机的引纬流场进行了分析,对我国喷气织机的改进具有参考作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 喷气织机引纬流场研究现状
• 1.2 喷气织机引纬流场的技术水平
• 1.2.1 喷气织机的技术优势
• 1.2.2 主、辅喷嘴的测试手段
• 1.2.3 影响主、辅喷嘴气流合成的主要因素
• 1.3 课题的提出
• 1.4 本章小结
• 第二章 喷气织机引纬流场的理论分析
• 2.1 喷气引纬的工作原理
• 2.2 喷气引纬的气体运动特性
• 2.3 喷气织机喷嘴内流场的基本理论模型
• 2.3.1 基本控制方程
• 2.3.2 引纬气流的湍流方程
• 2.3.3 引纬气流的湍流模型
• 2.4 引纬流场分析的软件环境
• 2.4.1 CFD及FLUENT简介
• 2.4.2 Gambit简介
• 2.5 本章小结
• 第三章 主喷嘴喷射流场的数值模拟
• 3.1 主喷嘴的结构与功能
• 3.2 主喷嘴内流道流场的模拟计算
• 3.2.1 几何模型
• 3.2.2 网格划分
• 3.2.3 边界条件
• 3.2.4 求解器
• 3.2.5 材料设置
• 3.3 模拟结果与数据分析
• 3.3.1 主喷嘴内流道速度分布
• 3.3.2 主喷嘴内流道压强分布
• 3.4 本章小结
• 第四章 辅助喷嘴喷射流场的数值模拟
• 4.1 辅助喷嘴的结构与功能
• 4.2 辅助喷嘴内流道流场的模拟计算
• 4.2.1 几何模型
• 4.2.2 网格划分
• 4.2.3 边界条件
• 4.2.4 求解器
• 4.2.5 材料设置
• 4.3 模拟结果与数据分析
• 4.3.1 单圆孔型喷嘴的速度分布
• 4.3.2 四种孔型的对比分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 筘槽内的气流流速的测试实验
• 5.1 多辅喷嘴定常喷射时筘槽内的气体流动
• 5.2 筘槽内气流流速测量系统的设计
• 5.3 多辅喷嘴定常喷射时筘槽内气流流速的测试
• 5.3.1 辅助喷嘴的喷向角对筘槽内气流流速的影响
• 5.3.2 供气压力对筘槽内气流流速的影响
• 5.3.3 筘槽内不同测量位置对应的筘槽内气流流速
• 5.3.4 辅助喷嘴间距对筘槽内气流流速的影响
• 5.3.5 4bar和3.5bar供气压力对应的筘槽内气流流速
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 课题总结
• 6.2 课题展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文、专利及学科竞赛情况
• 发表学术论文
• 致谢