全聚纺与四罗拉网格圈紧密纺集聚区三维流场模拟与对比分析

为了探究四罗拉网格圈紧密纺纱系统和全聚纺纱系统集聚区气流对须条集聚的影响,文章利用AUTOCAD创建了四罗拉网格圈紧密纺纱系统和全聚纺纱系统的物理模型,利用ANSYS Fluent Release 16. 0计算集聚区流场数值,表征流场分布并对比分析了两者速度分布规律。研究结果表明:两者的静压分布规律相同,气流从集聚区两侧流入内侧;两者集聚区的前区、中区、后区速度分布情况大致相同,而两者对应的三个区域的速度分布规律不同;综合分析两者静压和速度的分布规律及成纱质量分析,全聚纺具有更好的集聚作用。     

钻孔皮圈集聚纺纱系统三维流场的模拟与分析

为研究钻孔皮圈集聚纺纱系统气流对须条的集聚效果,采用3D CFD技术建立了钻孔皮圈集聚纺纱系统集聚区域的计算流体动力学模型,应用软件Fluent 6.3对集聚区域内流场进行并行计算,表征了集聚区域流场的流动情况,解析集聚区域内流场的静压分布及速度分布规律。研究结果表明：气流速度沿不同的轴向分量对须条的集聚作用不同;集聚区静压与流速沿Z轴向的分布规律相似;该系统集聚机制以气流集聚为主,椭圆孔与圆孔处的静压与速度分布规律存在差异,椭圆孔比圆孔具有更佳的集聚效果。     

集聚赛络纺纱导流装置的设计与应用

针对集聚赛络纺纱系统能耗较大的问题,设计3种导流装置,以降低集聚赛络纺纱系统的负压,达到节能降耗的效果。首先通过solidworks软件建立集聚赛络纺纱集聚区三维物理模型,利用fluent进行数值模拟,分析集聚区气流场的分布情况;然后通过纺纱实验进一步验证导流装置能够起到节能降耗的效果。结果表明：出口负压越大,集聚槽附近的速度越大,集聚槽上方的气流对须条起到挤压作用,使须条紧紧贴在网格圈表面,集聚槽侧向气流使须条宽度减小,须条表面的毛羽能够卷入到纱体表面,形成紧密的结构,从而能够减小甚至消除加捻三角区;使用所设计的3种导流装置(集聚负压1 000 Pa)纺制出来的纱线与普通集聚赛络纱(集聚负压2 000 Pa)质量相当,甚至更好。     

网格圈集聚纺纱系统三维流场表征与分析

通过建立流体动力学模型,利用标准κ-ε湍流模型及并行计算技术对网格圈集聚纺纱系统集聚区流场进行了模拟与表征,分析集聚区域内气流的流动状况,解析吸气斜槽入口曲面上气流的静压分布及速度分布规律,并讨论速度分布对须条的作用效果。研究结果表明：网格圈集聚纺纱系统是利用负压效应来产生集聚气流;斜槽入口曲面上的负压使网格圈向异形管内凹;X、Y、Z轴向的速度分量对须条的作用效果各不相同;集聚区产生附加捻度的区域主要靠近吸气斜槽的S1端。     

基于Fluent的全聚纺不同吸风槽集聚效果数值模拟

为探讨吸风槽对全聚纺集聚效果及纺纱质量的影响,采用Fluent软件对全聚纺系统集聚区流场进行数值模拟,得到3种吸风槽集聚区的气流流动规律,并对模拟结果进行比较分析。结果表明:长、短斜槽在整个集聚区均对须条产生集聚作用,但有恶化须条条干的可能;长斜槽的Z轴向速度分量分布不利于集聚效果的产生,直型槽在集聚中区有使须条再次扩散的可能。最后进行了纺纱实验验证,证明模拟结果及分析是准确的。     

网格圈集聚纺纱系统三维流场表征与分析

 通过建立流体动力学模型,利用标准κ-ε湍流模型及并行计算技术对网格圈集聚纺纱系统集聚区流场进行了模拟与表征,分析集聚区域内气流的流动状况,解析吸气斜槽入口曲面上气流的静压分布及速度分布规律,并讨论速度分布对须条的作用效果。研究结果表明：网格圈集聚纺纱系统是利用负压效应来产生集聚气流;斜槽入口曲面上的负压使网格圈向异形管内凹;X、Y、Z轴向的速度分量对须条的作用效果各不相同;集聚区产生附加捻度的区域主要靠近吸气斜槽的S1端。     

四罗拉紧密纺气流导向装置应用研究

采用Fluent软件对带有气流导向装置的四罗拉紧密纺系统集聚区流场进行数值仿真模拟,得到气流导向装置在不同安装位置下集聚区内的气流动动规律,为该系统气流导向装置的优化设计提供了理论依据.研究表明:加装气流导向装置后,集聚区的负压作用区域明显增大,有利于须条的横向聚集,可有效防止单纤维扩散而不集聚到纱体中,保证了各纤维以平行的状态实现完美聚集;不同气流导向装置位置下的集聚区的流速分布不同,在合适的高度范围内,气流导向装置位置越低,须条集聚方向风速越大,须条输出方向风速越小,须条厚度方向风速略微减小.低位置的气流导向装置更适合纺制线密度较小的纱线,高位置则更适合纺线密度较大的纱线.通过实验对模拟结果进行了验证.     

凹槽形状对气流槽聚纺纱集聚区流场及成纱性能的影响

针对气流槽聚纺纱不同集聚凹槽形状对成纱性能的影响,建立集聚区域三维模型,利用Fluent软件模拟不同凹槽结构的气流槽聚装置集聚区域的流场分布,比较其气流流场的特点。模拟结果表明：在相同负压条件下,非对称凹槽气流槽聚装置的气流利用率高,负压气流方向和集聚方向的速度分别为48.3、24.5 m/s,可有效握持和集聚纤维束,使得输出的须条能够最大程度地集聚,纤维也尽可能多地集中成为主体纤维束,有利于减少毛羽。通过测试所纺27.78 tex苎麻纱的成纱性能,验证非对称凹槽的集聚性能以及集聚气流对成纱性的影响。实验结果表明：采用非对称凹槽集聚装置纺制的纱线毛羽比环锭纺减少了77.58%,成纱强力比环锭纺提高了14.32%,成纱性能显著提高。     

全聚纺集聚区三维流场数值模拟与分析

采用Fluent软件对全聚纺集聚区流场进行数值模拟,得到集聚区气流流动规律,给出集聚区内流场的速度分布规律及流场分布对须条结构的影响。结果表明:窄槽罗拉外表面不同高度处的气流分布规律相似,但速度值有较大差异,各轴向速度分量在h为0.5 mm处达到最大;在集聚区域的不同位置,X轴向速度分量分布规律差别较大:在集聚后区,气流辅助须条输出,在集聚前区,气流阻碍须条的输出;在整个集聚区域,全聚纺对须条均有良好的集聚作用,且集聚作用逐渐增大,到达输出钳口时集聚作用达到最大。     

基于气流场数值模拟的网格圈式集聚纺导流部件设计

针对网格圈负压气流集聚式集聚纺普遍存在的能耗大的问题,采用数值模拟分析集聚区的气流流动特征,在此基础上,设计了两款节能式导流部件,并通过数值模拟和纺纱试验验证其有效性。结果表明：从集聚槽上方流向集聚管的加速气流(气流z速度)对纤维起吸附作用,集聚槽上纤维须条两侧的加速气流减小了加捻三角区宽度;导流部件Ⅰ和Ⅱ均能降低正常纺纱所需的集聚负压,导流部件Ⅱ的效果更好;当集聚负压低至1 000 Pa时,所纺纱线质量与集聚负压为2 000 Pa时相当。     

四罗拉集聚纺纱系统纤维运动数值模拟与分析

为深入了解四罗拉集聚纺纱系统的集聚机制,对四罗拉集聚纺纱系统的关键部件进行实际测量来构建物理模型,通过Fluent16进行流场模拟获得了集聚区的气流速度分布场,然后用微元法建立纤维的动力学模型,并使用MatLab编辑动力学方程模拟不同状态下单纤维的运动轨迹。研究结果表明:集聚区入口处纤维向中心汇集输出,纤维在横向集聚方向上有较大的横向位移;单纤维的运动轨迹具有规律性,但中间微元时间段的位移具有随机性,纤维在气流力和摩擦力的共同作用下产生抱合;随着负压值的增大,纤维抱合作用增强,但负压值过大,会使纤维内外转移减弱,降低纤维的抱合程度。     

不同压强条件下环锭旋流喷嘴内部流场模拟

为探究在不同环锭旋流喷嘴气道入口压强条件下喷嘴内部的流场分布规律,借助STAR-CCM+与ANSYS CFX流体分析软件建立旋流喷嘴模型并进行数值模拟分析,得到在纺纱过程中旋流喷嘴内部气流的速度和压力分布云图。结果表明:空气通入气道入口的流动机制遵循涡流效应,以旋流状向纱道两端流出,向两侧流出的旋流可对纱线进行轻微解捻和毛羽的进一步贴服;喷嘴内部流场对比示意图表明入口压强对纱线受力的分布并无影响,但气流压强波动幅度随入口压强的增大而增大,波动幅度越大越利于毛羽的包裹,对纤维束的包裹作用也更强烈,但过大的气流压强会造成更多纤维的流失。     

转杯纺纱通道三维流场的数值模拟

为探究凝聚槽类型对转杯内气流场的影响,采用Solidworks建立三维转杯纺纱通道的几何模型,应用Fluent流体计算软件对纺纱通道内气流场进行数值模拟,并根据计算结果分析纺纱通道内气流场的分布,包括压力场分布和速度场分布。模拟结果表明:以U型槽为例,转杯内静压绝大部分处于-8 287.91~-2 370.92 Pa之间,输棉通道出口与凝聚槽交汇处存在一小部分高压区;输棉通道内的气流呈加速运动,并在出口处达到最大值,约为220 m/s;在相同工艺条件下,V型槽内的速度与静压均高于U型槽,凝聚须条纤维间抱合力较U型槽更紧密,捻度更易于传递,所纺纱线强度更高。     

基于有限元方法的全聚纺集聚区流场数值模拟

利用有限元分析软件ANSYS中的FLOTRAN CFD分析功能,对全聚纺集聚区内的三维流场进行数值模拟分析。通过模拟结果的对比分析,得到全聚纺集聚区内气流速度及气流分布规律,对全聚纺工作原理进行解释。其次结合环锭纺和全聚纺纯棉纺纱实验,讨论气流全聚纺集聚区气流分布对纯棉纱质量的影响。结果表明:对于纯棉纱的纺制,全聚纺有利于改善成纱条干,提高成纱强力,减少有害毛羽的同时保留丰富的有益毛羽。     

Trajectories of fibers and analysis of yarn quality for compact spinning with pneumatic groove

To study the motion trajectory of a fiber bundle in the flow field of compact spinning system with pneumatic groove, the computational fluid dynamics model was established and resolved by numerical computation using FLUENT software. The dynamics of the infinitesimal element of a fiber in the flow zone was also established. The dynamic model was solved by utilizing the self‐designed MATLAB procedure, and the motion trajectory of the fiber in the flow zone was derived. Results of this research confirmed that before the fiber bundle reaches the groove, it is condensed only by the effect of airflow, and when sliding into the groove, it is affected by both airflow and the shape of the groove. Edge fibers of the fiber bundle are condensed by airflow, and the condensing width of fibers is dependent upon the effect of air flow. The position of fibers of different widths change as a result of airflow, and the phenomenon of migration of fibers takes place in the section of the fiber bundle. Compared with the conventional ring‐spun yarn, both the tensile strength and the breaking strength of the compact‐spun yarn are enhanced, in particular by reducing yarn hairiness.     

转杯复合纺成纱器内流场模拟及纱线质量分析

为探究转杯复合纺成纱器内流场特征及不同转杯速度对复合纱成纱质量的影响,对转杯复合纺纱成纱器进行三维建模,在Ansys 软件中模拟成纱通道尤其是纤维输送通道和转杯内的气流运动特性,解析成纱通道内流体压力和速度分布特征,并进行纺纱实验。结果表明：在相同工艺条件下,导丝管内的最低静压可达 - 9.8 kPa,转杯内负压在9 kPa 左右;纤维输送通道出口与转杯滑移面交汇处存在小部分高压区。气流在渐缩型的输棉通道中加速运动,出口处速度值达到386 m/s;输棉通道出口处的气流碰撞到滑移面后,分成2 股反方向的气流,沿着导丝管出口处作圆周运动;转杯速度与气流速度成正比,与转杯内静压成反比;转杯速度增加时,纱线断裂强力提高,断裂伸长率降低,条干不匀率增加,毛羽值减小。     

紧密纺集聚区气流导向装置的应用效果

探讨紧密纺集聚区气流导向装置对纺纱质量的影响。介绍了气流导向装置的作用和原理,在四罗拉紧密纺系统集聚区安装自制气流导向装置,对三种不同纺纱品种采用不同导向装置位置进行了纺纱对比试验。结果表明:集聚区气流导向装置可使成纱毛羽明显减少,条干明显改善,断裂强力有所提高。认为:气流导向装置与吸风槽口的垂直距离越小,从两侧吸入的风集聚效果越好。     

基于螺旋导引槽空心锭子的喷气涡流纺加捻腔流场模拟

针对喷气涡流纺纺纱过程中存在的成纱强力偏低的问题,提出一种基于螺旋导引槽空心锭子以提高成纱强力的方法。通过数值模拟的方法,研究基于螺旋导引槽空心锭子的加捻腔气流场流动特征,验证螺旋导引槽空心锭子结构对成纱性能的改善作用。结果表明：空心锭子外表面的螺旋导引槽可以引导气流流动,使自由尾端纤维的加捻作用增强;此外,螺旋导引槽结构的存在,导致槽内外气流的静压和速度存在差异,引起自由尾端纤维的内外转移,并产生自捻效应,可进一步实现喷气涡流纺纱线强力的提高。     

喷气涡流纺喷嘴内部三维流场的数值研究

采用3D CFD建立喷气涡流纺喷嘴结构模型,应用Fluent 6.2流体计算软件对模型内气流场进行数值模拟,表征了喷嘴内部三维流场的流动状态,解析了喷嘴内气流流场的压力场和速度场分布,分析了流场与成纱机制的相关关系。研究表明:压缩气流经喷孔后在喷嘴内形成三维旋转气流,切向、轴向气流速度分布符合旋转气流理论;切向气流对边缘自由端纤维加捻,轴向气流对纤维束的牵伸作用可忽略,径向气流对纤维束起膨胀作用,在切向气流作用下获得更多的包缠纤维;喷嘴内部静压呈U形分布;边缘自由端纤维在不同位置加捻程度的差异导致纱线捻度不匀。