基于CFD的染色機(jī)噴嘴流場分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).pdf

1、溢流染色機(jī)對(duì)圓筒型織物染色時(shí),噴嘴處常出現(xiàn)織物扭結(jié)和“氣鼓”現(xiàn)象,嚴(yán)重影響染機(jī)的正常運(yùn)行及織物的染色質(zhì)量。針對(duì)這一問題,課題以溢流染色機(jī)噴嘴流場為研究對(duì)象,采用Solidworks軟件建立溢流染色機(jī)噴嘴的幾何模型,根據(jù)流場狀態(tài)及實(shí)際工況條件,建立噴嘴流場的數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件進(jìn)行仿真分析,根據(jù)仿真結(jié)果,分析噴嘴流場的輸運(yùn)特性,進(jìn)而改進(jìn)噴嘴結(jié)構(gòu)。
　　 對(duì)噴嘴流場數(shù)學(xué)建模時(shí),根據(jù)氣液兩相流動(dòng)的局部瞬時(shí)特性,忽略織物對(duì)射

2、流工作介質(zhì)的影響,建立氣液兩相流的連續(xù)方程和動(dòng)量方程,運(yùn)用體積平均法對(duì)方程進(jìn)行體積平均,推導(dǎo)出氣液兩相的宏觀守恒方程。根據(jù)實(shí)際工況參數(shù),分析溢流染色機(jī)噴嘴的氣液兩相流流場狀態(tài),并以此為依據(jù),選取RNGκ-ε數(shù)值模型,作為噴嘴流場數(shù)學(xué)建模的封閉模型,封閉氣液兩相流連續(xù)方程和動(dòng)量方程守恒的方程組。為了便于計(jì)算機(jī)求解,運(yùn)用離散化方法,將偏微分方程轉(zhuǎn)化為常微分方程。為了解決壓力與速度的耦合問題,課題采用SIMPLEST算法,以離散化的連續(xù)方程為

3、基礎(chǔ)建立壓力修正方程,結(jié)合噴嘴流場的邊界條件,求解出修正壓力,用得到修正壓力來修正流場的速度分布。
　　 根據(jù)CFD數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果分析噴嘴蓋內(nèi)氣體動(dòng)、靜態(tài)壓力的變化及噴嘴內(nèi)染液的速度場和壓力場的分布;從渦流的抽吸作用、二次流對(duì)螺旋流的影響、湍流能量傳遞等幾個(gè)方面分析噴嘴流場輸運(yùn)對(duì)織物染色的影響;根據(jù)仿真分析結(jié)果,結(jié)合物理學(xué)相關(guān)知識(shí)及吉布斯吸附公式等原理,探討“氣鼓”產(chǎn)生的原因及形成過程。
　　 研究結(jié)果表明:噴孔處染液

4、的渦旋強(qiáng)度是引起噴嘴內(nèi)氣體壓強(qiáng)變化的主要因素,渦旋越強(qiáng),氣體壓力變化越大;噴嘴彎管處產(chǎn)生的二次流是形成螺旋流的主要因素,螺旋流將織物扭結(jié)在一起,嚴(yán)重影響織物染色質(zhì)量;通過調(diào)節(jié)大尺度渦與小尺度渦之間的能量傳遞,減少噴嘴彎管內(nèi)二次流產(chǎn)生的量,可調(diào)節(jié)噴嘴彎管內(nèi)小尺度渦的能量,從而消弱彎管內(nèi)的螺旋流對(duì)織物的扭結(jié)現(xiàn)象的影響。而圓筒型織物染色時(shí)出現(xiàn)的“氣鼓”現(xiàn)象是由噴嘴彎管內(nèi)產(chǎn)生的螺旋流致使織物扭結(jié)、圓筒型織物內(nèi)外部壓力的不同等因素引起的。溶液溫度