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有限元在分析纱线毛羽减除机理上的应用

2020-11-23阅读(449)

有限元在分析纱线毛羽减除机理上的应用

论文摘要

纱线的毛羽过多,不仅影响后续工序的顺利进行,而且影响产品质量。一般认为,纱线的毛羽生成于纺纱工序,增长于络筒工序。随着络筒机速度的不断提高,如何控制高速络筒机毛羽的增长幅度,成为人们关注的一个问题。科学技术的发展,使气流,尤其是高速气流,被越来越广泛的应用到纺织生产中。国内外的研究人员通过在细纱机或者是络筒机上安装一个气流喷嘴,利用气流喷嘴内高速气流的作用减少纱线的毛羽。前面的研究工作中,也曾设计了一个减羽喷嘴,通过实验证实,在络筒机上安装减羽喷嘴以后,在一定程度上降低了纱线毛羽的增长幅度。但是,这些研究工作主要基于实验的研究,并没对减羽喷嘴内的高速气流的运动状态进行全面分析,也就无法解释纱线在经过减羽喷嘴时毛羽的减除机理。在本课题中,主要包括三部分:一是减羽喷嘴内气流状态的数值模拟,二是模拟喷嘴的设计和安装,三是模拟喷嘴内纱线运动状态的研究。1.在合理简化的基础上,利用有限元软件ANSYS中的CFD功能,对减羽喷嘴三维简化模型内高速气流进行了数值模拟。模拟的结果显示减羽喷嘴内的气流以涡流状运动。2.为了捕捉喷嘴内纱线的运动状态,根据雷诺数相似的原则,将喷嘴的尺寸放大五倍,并用有机玻璃制作模拟喷嘴,安装在1332络筒机上。3.利用柯达高速摄影技术,在不同纱道直径和气压条件下,捕捉减羽喷嘴内纱线的运动状态,发现纱线在减羽喷嘴中的运动是圆柱螺旋运动,也就是纱线在气流的作用下,形成气圈,边向上运动边旋转,以圆柱螺旋状前进,这一点与理论分析相符。综上所述,纱线毛羽的减少,主要是由于纱线在经过减羽喷嘴时受到涡流的作用。纱线在涡流的作用下形成气圈,并以圆柱螺旋状前进的过程中,利用“假捻—解捻—包缠”原理,纱线的毛羽被包缠进纱体,毛羽减少。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 毛羽的产生及其危害
  • 1.2 减少毛羽的方法
  • 1.2.1 合理控制各工序的工艺参数
  • 1.2.2 采用新型的成纱技术
  • 1.2.3 采用新型络筒技术减少毛羽
  • 1.3 课题的提出、目的和意义
  • 1.3.1 课题的提出
  • 1.3.2 课题研究的目的
  • 1.3.3 课题研究的意义
  • 1.4 本文的创新之处
  • 第二章 气流喷嘴在减少纱线毛羽上的应用
  • 2.1 纺纱工序减少纱线毛羽
  • 2.2 络筒工序减少纱线毛羽
  • 第三章 有限元及其在纺织上的应用
  • 3.1 有限元分析技术简介
  • 3.1.1 有限单元法的基本思想
  • 3.2 有限元分析技术的实现方法
  • 3.3 ANSYS简介
  • 3.3.1 ANSYS的发展历史
  • 3.3.2 ANSYS的组成
  • 3.3.3 ANSYS的功能
  • 3.3.4 FLOTRAN CFD分析概述
  • 3.4 有限元分析技术在纺织中的应用
  • 3.4.1 纺织机件的结构力学分析
  • 3.4.2 织物的结构力学分析
  • 3.4.3 复合材料的结构力学分析
  • 3.4.4 各种流场问题的分析
  • 3.5 利用有限元法分析气流场
  • 第四章 络筒机上减羽喷嘴内气流状态的数值模拟
  • 4.1 纱道内速度分布特性
  • 4.1.1 切向速度分布
  • 4.1.2 径向速度分布
  • 4.1.3 轴向速度分布
  • 4.2 模型的建立
  • 4.2.1 减羽喷嘴的结构
  • 4.2.2 在ANSYS中建立减羽喷嘴的三维简化模型
  • 4.3 定义单元类型和划分网格
  • 4.3.1 定义单元类型
  • 4.3.2 定义网格尺寸
  • 4.3.3 划分网格
  • 4.4 边界条件的确定
  • 4.4.1 入口边界
  • 4.4.2 出口边界
  • 4.4.3 固体壁面
  • 4.5 施加边界条件
  • 4.5.1 入口边界
  • 4.5.2 出口边界
  • 4.5.3 固体壁面
  • 4.5.4 保存施加的边界条件
  • 4.6 求解
  • 4.6.1 设置流体性质
  • 4.6.2 进行湍流设置
  • 4.6.3 指定迭代次数
  • 4.6.4 求解运算
  • 4.6.5 保存运算结果
  • 4.7 数值模拟结果
  • 4.7.1 调入最后迭代步的计算结果
  • 4.7.2 以向量的方式显示速度分布结果
  • 4.7.3 以图形显示涡流的速度分布
  • 第五章 减羽喷嘴内纱线的运动状态
  • 5.1 纱线在减羽喷嘴内的运动状态分析
  • 5.1.1 纱线在纱道内的受力分析
  • 5.1.2 纱线在纱道内的运动状态
  • 5.1.3 纱线的气圈转速
  • 5.2 模型的选择与确定
  • 5.3 模拟喷嘴的设计和安装
  • 5.3.1 模拟喷嘴的设计
  • 5.3.2 模拟喷嘴的安装
  • 5.4 喷嘴中纱线运动状态的研究
  • 5.4.1 方法简介
  • 5.4.2 试验方法及仪器的选择
  • 5.4.3 试验结果及分析
  • 第六章 结论与展望
  • 6.1 本文的结论
  • 6.2 展望
  • 参考文献
  • 发表论文
  • 附录
  • 致谢

    • 相关论文文献

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