轉(zhuǎn)杯紡紗器內(nèi)流場特性數(shù)值模擬及實驗分析.pdf

1、轉(zhuǎn)杯紡紗屬于氣流紡的一種，是眾多新型紡紗方法中技術(shù)最成熟、應用最廣泛的紡紗方法，氣流在轉(zhuǎn)杯紡紗過程中起著重要的作用。國內(nèi)外很多學者對轉(zhuǎn)杯紡紗機的紡紗工藝包括轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速、分梳輥轉(zhuǎn)速、喂給和牽引速度及負壓氣流大小等進行了不少的實驗研究，但是對轉(zhuǎn)杯內(nèi)部氣流場特性及轉(zhuǎn)杯內(nèi)纖維運動特性的研究不深入。而轉(zhuǎn)杯內(nèi)氣流場特性及纖維的運動特性對成紗質(zhì)量、紡紗效率、適紡范圍等有很大影響，是研制高性能轉(zhuǎn)杯紡紗機機制的技術(shù)基礎(chǔ)。
　　本文首先通過歐拉平衡方程

2、得到旋轉(zhuǎn)流場中壓力方程，以纖維顆粒為纖維模型分析顆粒在轉(zhuǎn)杯滑移面上的受力運動情況，給出滑移面角度對纖維顆粒運動的影響方程，理論計算常用滑移面角度范圍。其次，以浙江某紡機公司轉(zhuǎn)杯紡紗器為參考模型，建立轉(zhuǎn)杯流場流道內(nèi)模型，采用數(shù)值模擬方法對轉(zhuǎn)杯內(nèi)氣流場特性進行仿真，得到轉(zhuǎn)杯內(nèi)速度、壓力場分布，進而分析纖維輸送管內(nèi)和轉(zhuǎn)杯內(nèi)流動參數(shù)的變化對纖維運動的影響。接著，將纖維假設(shè)成微小纖維顆粒流，采用歐拉模型對轉(zhuǎn)杯內(nèi)纖維—氣流兩相流進行數(shù)值仿真，分析纖

3、維顆粒流相在轉(zhuǎn)杯內(nèi)的運動分布情況。同時對不同轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速、不同滑移面角度、不同纖維輸送管結(jié)構(gòu)和傾斜角度等參數(shù)變化對轉(zhuǎn)杯內(nèi)纖維顆粒流分布的影響進行分析。最后，將轉(zhuǎn)杯、纖維輸送管及負壓空腔等關(guān)鍵部件進行透明化處理，搭建轉(zhuǎn)杯內(nèi)纖維運動觀測實驗平臺，利用高速攝影技術(shù)對纖維在透明輸送管及轉(zhuǎn)杯內(nèi)的運動情況進行拍攝研究，分析其運動趨勢，與仿真結(jié)果進行對比。
　　通過本文研究，我們得到如下結(jié)論：
　　1.轉(zhuǎn)杯內(nèi)部存在負壓，壓力大小與距轉(zhuǎn)杯軸線距

4、離有關(guān)，輸送管是個漸縮管，截面積越小，氣流速度越大，輸送管入口處氣流速度最小，從入口到出口速度不斷增大，在輸送管出口處出現(xiàn)高速渦旋，氣流經(jīng)輸送管進入轉(zhuǎn)杯后便出現(xiàn)與轉(zhuǎn)杯旋轉(zhuǎn)方向一致的旋轉(zhuǎn)流動，旋轉(zhuǎn)一周后在輸送管出口處匯交，匯交區(qū)湍流強度大。
　　2.纖維進入轉(zhuǎn)杯后出現(xiàn)指向旋轉(zhuǎn)方向的頭端彎曲，之后沿滑移面運動到凝聚槽內(nèi)聚集，并隨轉(zhuǎn)杯旋轉(zhuǎn)而緊貼凝聚槽旋轉(zhuǎn)流動，纖維相在滑移面上呈坡型分布，凝聚槽內(nèi)纖維環(huán)長度不斷增加。而滑移面角度的微小變化

5、對纖維相流動狀態(tài)影響不大，一般滑移面角度選70°左右。
　　3.轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速對輸送管內(nèi)及轉(zhuǎn)杯中心區(qū)(距轉(zhuǎn)杯軸線距離12mm范圍內(nèi))氣流參數(shù)基本無影響，近旋轉(zhuǎn)壁面區(qū)(距旋轉(zhuǎn)壁面距離小于6mm)氣流速度、壓力受轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速影響大，在同一位置，轉(zhuǎn)速越高，氣流速度越大。
　　4.輸送管傾角影響纖維相流動方向及其在滑移面上的接觸點位置，當傾角為32-37°時最佳，相同工況下，不同漸縮度輸送管出口處靜壓和速度基本相同，而入口處氣流速度和靜壓與漸