喷气织机单孔辅助喷嘴流场模拟及结构优化

发布时间：2017-08-28 11:31

  本文关键词：喷气织机单孔辅助喷嘴流场模拟及结构优化

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【摘要】：为了提升辅助喷嘴射流的利用率,防止引纬射流快速蔓延,论文在当前辅助喷嘴的结构基础上,自行研制、设计并生产出更高效的辅助喷嘴,并采用计算流体力学的方法,建立异形筘与辅助喷嘴的气流引纬通道组合流场模型,并结合理论分析、数值模拟、实验验证对其进行系统地探索。论文运用流体力学(CFD)分析引纬射流在筘槽内的流动过程,解释了辅喷气流中存在的膨胀波及CFD求解辅喷高速射流的过程；并建立气流基本控制方程；制定筘槽内引纬气流的湍流模型。针对喷嘴孔径、喷孔锥角、孔型等为结构参数,运用CFD数值模拟方法计算筘槽内的气流特性,结果表明：单圆孔辅喷喷孔直径越大,筘槽内引纬气流越高。圆形喷孔直径从1.1 mm增加到1.5 mm,射流速度也逐渐增加,但是直径为1.1 mm时,射流引纬强度不够；1.5 mm时射流集束性降低,耗气量增大；直径为1.3 mm时,耗气量较1.5mm时低,集束性好,气耗稍小；给喷孔加工出一定的锥角也有利于增强射流的压力强度,提升射流的整体速度,有利于引纬节能,且锥角为20°时引纬效果最好；将圆形喷孔改为D形,当D形喷孔截面积为1.54 mm2时,引纬效果最好。为了检验数值模拟的合理性,论文将改进后的辅助喷嘴进行加工,并进行实验测试,采集了筘槽内侧气流大小及纬纱牵引力,并将实验结果与模拟结果进行比较,验证了论文中流场模型的准确性,说明Fluent数值模拟应用于辅助喷嘴结构优化是切实可行的。对双辅助喷嘴组合流场进行模拟,分析辅助喷嘴结构参数对汇交气流的影响,模拟结果显示：在喷孔直径、喷孔形状、辅喷间距三个影响因素中,间距对组合流场内的气流影响最大；喷孔直径为1.3 mm时,最佳间距为60 mm,若要增加间距,需要提升供气压才能保证引纬效率。综上所述,论文通过理论与实验结合的方法,对辅助喷嘴筘槽内高速气流场的运动规律及特性进行了研究,对改进喷气织机引纬系统、降低气流引纬能耗具有一定的理论意义和实践价值。
【关键词】：喷气织机 辅助喷嘴 流场模拟 结构优化
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TS103.33
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-12
• 1.1 研究背景与意义7-8
• 1.2 国内外研究进展8-10
• 1.2.1 国内外对辅助喷嘴结构的研究现状9-10
• 1.2.2 国内外对辅助喷嘴流场的研究现状10
• 1.3 本文的主要研究内容10-12
• 第二章 辅助喷嘴射流扩散的机理分析12-19
• 2.1 辅助喷嘴引纬特点12-13
• 2.1.1 辅助喷嘴引纬工作原理12-13
• 2.1.2 辅助喷嘴结构特点13
• 2.2 辅助喷嘴射流理论概述13-14
• 2.2.1 辅助喷嘴射流的运动特点13
• 2.2.2 辅助喷嘴喷孔的湍流射流特点13-14
• 2.3 辅助喷嘴射流膨胀过程14-16
• 2.3.1 射流膨胀激波理论14-15
• 2.3.2 适合CFD使用的激波计算方法15-16
• 2.4 辅助喷嘴流场的理论模型16-18
• 2.4.1 基本控制方程16-17
• 2.4.2 湍流模型及其相关参数17-18
• 2.5 本章小结18-19
• 第三章 辅助喷嘴引纬流场模拟分析19-33
• 3.1 数值模拟19-21
• 3.1.1 计算区域19-20
• 3.1.2 网格划分20-21
• 3.1.3 数值求解21
• 3.2 组合流场中气流运动规律分析21-23
• 3.3 辅助喷嘴与异形筘组合流场特性分析23-32
• 3.3.1 筘片结构对筘槽内合成流场速度的影响23-26
• 3.3.2 喷孔直径对筘槽内合成流场速度的影响26-28
• 3.3.3 喷孔锥角对筘槽内合成流场速度的影响28-30
• 3.3.4 喷孔形状对筘槽内合成流场速度的影响30-32
• 3.4 本章小结32-33
• 第四章 辅助喷嘴引纬流场实验研究33-43
• 4.1 辅助喷嘴结构设计33-35
• 4.1.1 喷孔直径设计33-34
• 4.1.2 喷孔锥角设计34
• 4.1.3 喷孔形状设计34-35
• 4.2 辅助喷嘴引纬气流测试35-36
• 4.2.1 测试装置及原理35
• 4.2.2 实验方案35-36
• 4.3 实验结果与模拟对比分析36-39
• 4.3.1 喷孔孔径对引纬轴线上气流速度的影响36-37
• 4.3.2 喷孔锥角对引纬轴线上气流速度的影响37-38
• 4.3.3 喷孔孔形对引纬轴线上气流速度的影响38-39
• 4.4 引纬通道内气流对纬纱作用力测试39-42
• 4.4.1 实验测试方法39-40
• 4.4.2 纬纱牵引力实验结果与分析40-42
• 4.5 本章小结42-43
• 第五章 双辅助喷嘴合成流场特性分析43-50
• 5.1 双辅助喷嘴合成流场43-45
• 5.1.1 双辅喷合成流场模型43-44
• 5.1.2 双辅喷合成流场中的气流特性44-45
• 5.2 各因素对合成流场内气流特性的影响45-49
• 5.2.1 喷孔直径对引纬气流速度的影响45-46
• 5.2.2 喷孔形状对引纬气流速度的影响46-47
• 5.2.3 辅喷间距对引纬气流速度的影响47-49
• 5.3 本章小结49-50
• 第六章 结论与展望50-52
• 6.1 总结50-51
• 6.2 存在的问题及进一步研究方向51-52
• 致谢52-53
• 参考文献53-55
• 附录：攻读硕士学位期间本人出版或公开发表的论著、论文55

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1 ;喷气剑杆织机的引纬装置[J];国外纺织技术;1977年04期

2 ;剑杆织机的引纬器[J];国外纺织技术;1977年04期

3 邓道来;气动惯性引纬探讨[J];纺织学报;1986年12期

4 孙大椿;喷气接力引纬流场的设计[J];纺织学报;1993年09期

5 邹祖p，

本文编号：747865