基于CFD的喷气织机主喷嘴气流场分析及局部结构参数优化

论文摘要

本文在总结国内外研究的基础上,使用CFD(Computational Fluid Dynamics)理论对喷气织机主喷嘴引纬流场进行三维分析,对四种供气压力下、导纱管直径不同的主喷嘴流场模型进行相应的数值模拟,得出导纱管直径成一定比例有利于引纬的结论。本论文由以下几方面研究构成。首先,介绍了本课题的研究背景,其次介绍了主喷嘴在喷气织机中的作用,并对主喷嘴的结构和工作过程进行详细说明,之后介绍了主喷嘴所使用的气流的特性。随后,在主喷嘴结构的基础上,建立其三维模型,并根据工况中的主喷嘴反推并建立了其内部流场模型,随后使用hypermesh对流场模型进行网格划分,并对网格化模型设定边界条件。在论文中间介绍了进行数值模拟时所需要的数值模拟方程和计算流体动力学,并对数值模拟软件Fluent与其使用过程进行相关说明,设定了进行数值模拟前所需要的相关参数。论文在第四章对流场模型数值模拟结果进行分组分析。在导纱管一定的情况下分别对流场模型的速度、马赫数、压力、密度进行了分组分析,得出了具体情况下的最优结果。在供气压力一定的情况下,对流场模型的参数进行分析。最后从全局上得出了最优的压力与导纱管直径比组合。最后,得到的参数最优的组合与课题组前期工作进行对比。通过流场模型的速度、马赫数、压力、密度进行对比分析,得出了改变导纱管参数的流场模型参数优于课题组前期模型的参数。在第六章,总结全文所做工作,展望主喷嘴以后的研究方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 喷气织机主喷嘴简介
• 1.2.1 喷气织机主喷嘴的作用
• 1.2.2 喷气织机主喷嘴的结构及工作过程
• 1.3 引纬所用气流的特性
• 1.3.1 空气流动的一般特征
• 1.3.1.1 空气的压缩性和膨胀性
• 1.3.1.2 空气的流动性和粘性
• 1.3.2 空气紊流的特征
• 1.3.3 异形筘式喷气织机引纬气流参数
• 1.4 研究的意义
• 第二章 模型建立及网格划分
• 2.1 建立三维模型
• 2.2 流场模型的网格化
• 2.2.1 网格划分软件Hypermesh 简介
• 2.2.2 网格类型
• 2.3 模型的网格化
• 2.4 导入Gambit 进行边界设定
• 2.4.1 Gambit 简介
• 2.4.2 网格化流场模型导入Gambit 进行设定
• 2.5 本章小结
• 第三章 数值模拟方程及Fluent 软件
• 3.1 数值模拟方程
• 3.1.1 控制方程
• 3.1.2 湍流方程
• 3.1.3 湍流模型
• 3.2 计算流体动力学简介
• 3.3 数值模拟软件Fluent
• 3.3.1 Fluent 简介
• 3.3.2 Fluent 适用求解的问题
• 3.3.3 Fluent 求解方法的选择
• 3.3.4 数值模拟进行步骤
• 3.4 导入已设定边界条件的网格化流场模型
• 3.4.1 导入网格化模型
• 3.4.2 工作压力设置
• 3.4.3 粘性模型设置
• 3.4.4 材料的选择
• 3.4.5 边界条件设置
• 3.4.5.1 压缩空气的压力入口设置
• 3.4.5.2 外界大气的压力入口条件设置
• 3.4.5.3 压力出口边界设置
• 3.5 迭代精度设置与收敛
• 3.6 本章小结
• 第四章 改变主喷嘴导纱管参数对主喷嘴性能的影响
• 4.1 分析主喷嘴对纬纱加速有影响的性能参数
• 4.2 衡量标准
• 4.3 新的模型
• 4.4 数值分析
• 4.4.1 定导纱管改变供气压力
• 4.4.1.1 A 型导纱管，改变供气压力
• 4.4.1.2 B 型导纱管，改变供气压力
• 4.4.1.3 C 型导纱管，改变供气压力
• 4.4.1.4 D 型导纱管，改变供气压力
• 4.4.2 定供气压力改变导纱管参数
• 4.4.2.1 供气压力为0.2MPa，改变导纱管
• 4.4.2.2 供气压力为0.3MPa，改变导纱管
• 4.4.2.3 供气压力为0.4MPa，改变导纱管
• 4.4.2.4 供气压力为0.5MPa，改变导纱管
• 4.5 本章小结
• 第五章 对比分析
• 5.1 速度曲线图比较
• 5.2 压力数值图对照
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 结论
• 6.2 本文创新点
• 6.3 进一步的工作建议
• 参考文献
• 攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文
• 致谢