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纤维在喷嘴高速气流场中运动的研究和应用

气流在纺织领域的应用非常广泛,而高速气流的应用更是为许多新工艺的产生奠定了基础。但是,气流技术在纺织领域的应用还缺乏基础研究。本文的研究工作是以纺织设备中形成高速气流场的机件—喷嘴为研究对象,研究纤维在喷嘴高速气流场中的运动及纤维和气流的相互作用,在理论上阐明纤维在气流场中运动的规律,对如何在纺织加工中合理有效地利用气流技术生产出质量好、成本低的产品以及利用气流技术发展新工艺、新方法提供理论基础。本文采用数值模拟的方法进行纤维/气流两相流的研究。由于拉格朗日方法在模拟颗粒运动轨迹方面的优势,本文采用拉格朗日方法实现纤维运动的模拟。为了简化研究手段,在研究中作了一定的简化假设:(1)由于纤维的质量流量较小,木文只研究单向耦合问题,即忽略纤维刘流场的反作用;(2)忽略湍流脉动对纤维的作用;(3)不考虑纤维—纤维以及纤维—壁面之间的作用;(4)不考虑热交换。这样,气流场的运动可以独立地计算,在此基础上计算纤维的运动。本文的研究工作覆盖  (本文共117页) 本文目录 | 阅读全文>>

东华大学
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喷气涡流纺纤维与气流耦合作用特性及应用研究

气流在纺织加工过程中得到了广泛的应用。目前最新型的纺纱技术—喷气涡流纺(Vortex Spinning)就是借助在喷嘴中产生的高速气流对纤维进行加捻继而成纱的。喷嘴是喷气涡流纺加捻成纱的关键部件,具有极大柔性和极高长径比的纤维在加捻过程中与喷嘴高速气流场之间存在耦合作用,并与喷嘴壁面之间存在接触和摩擦作用,因此,喷气涡流纺的成纱过程涉及到非常复杂的力学问题。本文旨在对纤维在喷气涡流纺喷嘴气流场中的动力学和运动学特性进行深入而全面的研究,探究其成纱机理,为涉及纤维/气流耦合作用的纺织工艺提供理论参考。目前针对纺织加工中涉及的两相流动问题所建立的纤维模型多为多刚体链式纤维模型,难以体现纺织纤维巨大的长径比,此外也多只考虑了纤维与气流的单向耦合。本文采用计算流体力学与纤维有限元理论方法,建立了高速涡流与纤维耦合相互作用的动力学模型,采用完全拉格朗日法表述纤维在气流场中运动时产生的非线性大变形以体现纤维的柔性,将纤维的物理特性参数如长度...  (本文共138页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
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激励喷嘴作用下纱线—气流场特性研究

喷气织机是采用高速喷射气流牵引纬纱穿越梭口的无梭织机,激励喷嘴喷出的气流、及其与纱线耦合运动特性在气流引纬的整个过程中起到了非常关键的作用,但目前的喷气织机在设计和应用过程中很少从流动角度考虑主、辅喷嘴如何布置,气流压力和流量多少合适,纱线本身对引纬过程的影响。本文以RFJA10喷气织机引纬系统为对象开展研究,采用试验、仿真、理论推导的方法研究激励喷嘴的内、外流场特性,在激励喷嘴作用下合成气流场特性及纱线在合成气流场作用下的运动特性,取得了如下研究进展:1)建立激励喷嘴的数学模型,研究了整流槽形状、导纱管长度等喷嘴结构参数、输入气压对喷嘴内、外流场特性的影响;2)以Reynolds时均方程为基本控制方程建立合成气流场的数学模型,开展多激励喷嘴合成的有限空间气流场特性的数值模拟,分析主喷嘴、辅助喷嘴、异形筘之间位置设置、喷嘴输入气压等参数对合成气流场特性的影响,分析合成气流场气耗的主要因素并提出最佳的喷嘴设置方式。3)建立高速气流...  (本文共124页) 本文目录 | 阅读全文>>

东华大学
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自捻型喷气涡流纺成纱原理及其纱线结构的相关性研究

当今高技术纺纱正在朝着高纺纱速度、高效率、高自动化、低能耗、绿色环保的方向发展,这同时也是提高纺织产品附加值的必要条件。喷气涡流纺纱技术具有高纺速、短流程、低能耗等优点,占据了世界纺纱技术的制高点,是极具潜力的新型纺纱技术。但喷气涡流纺纱线从加工技术方法来说,由于采用了高速涡流的加捻方式,相对于机械加捻的效率大大提高,但是高压气流容易抽拔出受纱体控制力不足的纤维,从而导致纤维被随机抽拔,使得最终纱线细节增多、条干质量下降;从纱线结构来说,喷气涡流纺纱线由芯纤维、转移包缠纤维、规则包缠纤维三部分组成,与环锭纺纱线中纤维的螺旋形态结构相比,芯纤维的平行伸直结构使得纤维之间的抱合能力较弱,致使纱线的断裂强力主要由规则包捻纤维与芯纤维的侧向摩擦力贡献,从而使纱线强力偏低。另外,喷气涡流纺纱技术自1995年日本Murata公司(其称:涡流纺)研发推出以来,由MVS851发展到如今的MVS870,在这期间只有瑞士Rieter公司(其称喷气纺...  (本文共130页) 本文目录 | 阅读全文>>

东华大学
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喷气纺纱喷嘴内三维旋转气流场及柔性纤维运动的研究

喷气纺纱以其速度快、产量高、用工少等优越性,被普遍认为是最具发展前景的一种新型纺纱方法,它是通过在两喷嘴内所形成的相互反向旋转的气流对纤维须条施加捻度而成纱的。目前,人们对喷气纺纱的研究主要集中在成纱机理、喷气纱结构、各种参数对喷气纱性能的影响上,且这些研究多是基于纺纱实验的,有较大的局限性。事实上,喷气纱的结构及其特性是由纤维在喷嘴内的运动规律所决定的,然而,在这方面仅有曾泳春对纤维在第一喷嘴内的运动进行了二维数值研究。而喷嘴内的高速旋转气流是高度三维的瞬时流场;再者,据两喷嘴的不同作用,第一、二喷嘴被分别做成圆柱管和渐扩管,因而,两喷嘴内的流动特性是不同的,从而影响了纤维在其内的运动。基于上述原因,本文先用数值与实验方法对喷气纺不同喷嘴(包括有开纤管的喷嘴)内的三维旋转流场进行研究,并讨论了各喷嘴的不同参数对流场和纱特性的影响,因而,对这些喷嘴参数进行了优化。在对流场模拟的基础上,将柔性纤维离散成由不计质量的杆所连结的珠链,...  (本文共142页) 本文目录 | 阅读全文>>

东华大学
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基于流场模拟的喷气涡流纺成纱工艺与纱线结构的相关性研究

高速、自动化、短流程、生态环保及产品高质量是纺纱技术发展的必然趋势,也是纺织工业实现高附加值的必要前提。喷气涡流纺利用高速旋转气流加捻倒伏在空心锭子入口的自由尾端纤维成纱,因其高纺纱速度、高自动化程度、短流程、低能耗及优异的纱线性能而受到业内人士的广泛关注,具有广泛的市场前景。喷气涡流纱的成纱工艺改变将导致喷气涡流纱结构的变化,竟而引起喷气涡流纱性能变化。目前国内外研究主要从实验角度对喷气涡流纺成纱机理、纱线结构及成纱工艺与纱线结构的相关性等方面进行探讨。因此本文将从理论上探讨喷气涡流纺成纱工艺与纱线结构的相关性,建立二者之间的非线性理论,并结合实验给予验证。对喷气涡流纺成纱工艺与结构的相关性进行研究具有重要意义,一方面可以优化成纱工艺,完善关键成纱部件结构,另一方面为设计喷气涡流纱结构奠定理论基础。因喷气涡流纺喷嘴内部(加捻腔)气流对纤维作用规律非常复杂,要讨论喷气涡流纺成纱工艺与纱线结构的相关性必须充分理解喷气涡流纺的成纱机...  (本文共144页) 本文目录 | 阅读全文>>