纖維在噴嘴高速氣流場中運動的研究和應用.pdf

1、東華大學博士學位論文纖維在噴嘴高速氣流場中運動的研究和應用姓名：曾泳春申請學位級別：博士專業(yè)：紡織工程指導教師：郁崇文20031001噴嘴中氣流流動特征的影響。研究發(fā)現(xiàn)噴嘴壓力和噴孔傾角的影響比較顯著，隨著噴嘴壓力的增大，氣流軸向和切向速度增大，但噴嘴入口區(qū)的負壓和軸向速度隨著噴嘴壓力的增大而減??；隨著噴孔傾角的增大，氣流切向速度增大，而噴孔傾角對氣流軸向速度的影響比較復雜，噴孔傾角對噴嘴入口區(qū)的負壓和軸向速度影響很大，隨著噴孔傾角的增

2、大，噴嘴入口區(qū)的負壓和軸向速度顯著減小，且噴嘴中形成的回流強度和面積增大，當噴孔傾角達到80。時，在噴孔的上方和下方都有回流產(chǎn)生。噴孔位置對噴嘴中氣流場的速度、壓力分布規(guī)律幾乎不產(chǎn)生影響，只是隨著位置的改變，速度和壓力值發(fā)生變化的位置相應改變。紗道直徑也對噴嘴中氣流的速度、壓力及其分布產(chǎn)生影響。論文第四章首先提出了描述纖維的方法一纖維模型，對纖維模型在氣流場中進行動力學分析，在此基礎上建立纖維／氣流兩相流數(shù)學模型。根據(jù)氣流場的數(shù)值模擬結(jié)

3、果，求解纖維運動方程，從而對纖維在氣流場中的運動軌跡進行追蹤。采用高速攝影技術進行實驗驗證，纖維運動的模擬結(jié)果與高速攝影圖像吻合較好。同時，通過模擬也展現(xiàn)了噴嘴參數(shù)和纖維性能參數(shù)如噴嘴壓力、噴孔傾角和纖維抗彎剛度等對纖維在噴嘴氣流場中運動狀況的影響，而初始包纏角的引入可以定量地說明參數(shù)對纖維在噴嘴中包纏程度的影響。研究結(jié)果說明了隨著噴嘴壓力和噴孔傾角的增大，纖維在噴嘴中的初始包纏程度增大，而纖維抗彎剛度對纖維在噴嘴中的初始包纏程度影響不

4、大，一個有趣的現(xiàn)象是抗彎剛度較大的纖維完成初始包纏過程的時間要短于抗彎剛度較小的纖維。本文第二部分的工作是根據(jù)理論研究的結(jié)果，在以下三方面加以應用：(1)噴氣紡紗的參數(shù)優(yōu)化設計，包括工藝參數(shù)、噴嘴結(jié)構參數(shù)和纖維參數(shù)a與理論研究相對應，選擇了三個重要的參數(shù)進行設計：噴嘴壓力、噴孔傾角和纖維抗彎剛度，得出第一噴嘴壓力不需要超過3Oxl05Pa，第一噴嘴噴孔傾角的最優(yōu)范圍為45?！?5。，而抗彎剛度較大的纖維似乎能更快地完成初始包纏過程。分析