唐佃花[1]2004年在《喷气纺喷嘴的设计及其工艺的研究》文中指出喷气纺纱是利用喷嘴内部产生的高速旋转气流对纤维须条进行假捻包缠的一种新型纺纱方法，具有产量高、流程短、自动化程度高、适纺范围广等众多优点，产品具有独特的性能和用途，应用领域广泛，其优势已被人们普遍认可。但由于受其成纱原理的限制，喷气纱并未获得真正的捻度，强力主要来自外包纤维对几乎平行的芯纤维的包缠，单纱强力较低，涤／棉喷气纱强力不到同类环锭纱的90％，纯棉喷气纱强力更低，不到同类环锭纱的70％。 目前，我国喷气纺纱设备已达200台左右，但仅占纺纱能力的0.4％，发展明显落后于美国或亚洲等其他国家。其原因除了喷气纺纱的市场因素以外，设备完全依赖进口价格非常昂贵也是一个重要的因素，所以本课题要研制生产出拥有自主知识产权的国产喷气纺纱机的喷嘴，从而降低喷气纺纱的设备价格，并对喷嘴各结构参数和纺纱工艺参数进行设计研究，提高喷气纺的成纱强力。 本论文在内容上，主要包括叁部分：第一部分对喷气纺纱的发展、研究现状及选题的目的意义、研究内容做了简要概述；第二部分对喷气纺纱技术进行了理论探讨，并提出了提高喷气纱强力的途径，即通过提高包缠纤维的数量和包缠紧度来提高单纱强力；第叁部分在保证顺利成纱的前提下，通过理论分析和试验验证对两喷嘴的结构和纺纱工艺参数进行了合理设计，并在试验进行过程中不断摸索喷嘴的结构，对喷嘴的结构加以修正，运用单因子试验和多因子通用旋转组合设计试验的理论寻找出了最佳的喷嘴结构参数和纺纱工艺参数，大大提高了喷气纱的单纱强力。 本课题得到的主要成果是：利用自行设计出的具有合理结构的喷嘴纺制出的纯涤喷气纱的单纱强度达到了国家标准纯涤环锭纱的168％，达到了乌斯特标准纯涤环锭纱的91％；涤／棉喷气纱的单纱强度达到了国家标准涤／棉环锭纱的148％，达到了乌斯特标准涤／棉环锭纱单纱强度的88％；纯棉喷气纱的单纱强度达到了国家标准纯棉环锭纱的95％，达到了乌斯特标准纯棉环锭纱的71％。上述叁种原料喷气纱的单纱强度均达到了预期的目标。
杨磊[2]2005年在《自由端喷气纺纱的研究》文中研究说明自由端喷气纺纱是利用喷嘴内部产生的高速旋转气流对纤维须条加捻成纱的一种新型的纺纱方法,其优势已被人们普遍认可。 本文对喷嘴内流场作了理论分析,研究纤维在喷嘴高速气流场中的运动及纤维和气流的相互作用,在理论上阐明纤维在气流场中运动的规律,对自由端喷气纺纱机理作了分析。在实验探索的基础上,设计了一种自由端喷气纺纱装置。 这种纺纱方法由于采用了高速气流辅助罗拉牵伸对纤维进行分离,充分利用了牵伸对纤维控制良好,纤维伸直、平行度好的优点,较之一般自由端纺纱中采用刺辊开松、分离纤维的方法,这种方法具有纤维分离后伸直平行度好,纤维损伤小的优点,更有利于改善成纱中纤维的排列形态和成纱强力。同时,该纺纱方法采用高速旋转气流对纤维须条进行加捻,由于无高速回转件的限制,从而使得纺纱方法具有高速的潜力。 加捻过程的描述是成纱机理研究的基础,它能帮助我们理解纱线结构和特征的形成过程并揭示一些提高生产效率、改善纱线质量的途径。 利用高速摄影技术,对纤维加捻过程进行拍摄,并运用空气动力学和流场理论对成纱机理、成纱结构和喷气流场的规律进行分析。 在此基础上,还就影响自由端喷气纺纱的有关工艺参数,纺纱工艺装置的设计等方面作了许多实验,并在初步实验的基础上,利用模糊决策聚类、通用旋转回归设计试验以及优化设计的方法,对有关参数作了优化。 本论文在内容上,主要包括四部分:第一部分对喷气纺纱的发展和研究现状、自由端喷气纺纱的发展和研究现状及选题的目的意义、研究内容做了简要概述;第二部分通过对喷嘴内流场的理论分析,对自由端喷气纺纱机理作了分析;第叁部分在实验探索的基础上设计了一种自由端喷气纺纱装置,在保证顺利成纱的前提下,通过理论分析和试验验证,对喷嘴的结构和纺纱工艺参数进行了合理设计,并在试验进行过程中不断摸索喷嘴的结构,对喷嘴的结构加以修正,运用单因子试验、正交设计试验、模糊决策聚类和多因子通用旋转组合设计试验的理论寻找出了最佳的喷嘴结构组合和纺纱工艺参数,大大提高了自由端喷气纱的单纱强度,纯棉喷气纺的
韩晨晨[3]2016年在《自捻型喷气涡流纺成纱原理及其纱线结构的相关性研究》文中认为当今高技术纺纱正在朝着高纺纱速度、高效率、高自动化、低能耗、绿色环保的方向发展,这同时也是提高纺织产品附加值的必要条件。喷气涡流纺纱技术具有高纺速、短流程、低能耗等优点,占据了世界纺纱技术的制高点,是极具潜力的新型纺纱技术。但喷气涡流纺纱线从加工技术方法来说,由于采用了高速涡流的加捻方式,相对于机械加捻的效率大大提高,但是高压气流容易抽拔出受纱体控制力不足的纤维,从而导致纤维被随机抽拔,使得最终纱线细节增多、条干质量下降;从纱线结构来说,喷气涡流纺纱线由芯纤维、转移包缠纤维、规则包缠纤维叁部分组成,与环锭纺纱线中纤维的螺旋形态结构相比,芯纤维的平行伸直结构使得纤维之间的抱合能力较弱,致使纱线的断裂强力主要由规则包捻纤维与芯纤维的侧向摩擦力贡献,从而使纱线强力偏低。另外,喷气涡流纺纱技术自1995年日本Murata公司(其称:涡流纺)研发推出以来,由MVS851发展到如今的MVS870,在这期间只有瑞士Rieter公司(其称喷气纺)已研究并开发了喷气涡流纺J10技术与设备。我国还没有形成具有自主产权的喷气涡流纺纱技术的加工系统和产业化装备,设备严重依赖于进口,技术升级受制于国外技术。本课题以喷气涡流纺纱技术的研究现状为出发点,基于日本村田公司研发的MVS870喷气涡流纺纱系统,针对传统喷气涡流纺加工技术方法和纱线结构的不足,对其加以优化,提出自捻型喷气涡流纺的创新理论。首先借助流场数值模拟和有限元模型理论深入分析喷气涡流纺纱气流加捻过程中气流变化特征和纤维运动规律;然后基于此研究结果,设计空心锭顶端区域的结构参数,满足自由端纤维自捻的力学构想,以改变喷气涡流纺的纱线结构,完善喷气涡流纺纱线的成纱性能。主要研究内容和结论如下:(1)基于日本村田公司生产的MVS870系列喷气涡流纺纱系统,建立喷嘴内部加捻区的叁维流体动力学计算模型,利用ANSYS14.0软件的FLUENT模块对加捻区内高速、可压缩、湍流气流场进行数值模拟,得到空心锭近壁面处气流特征。研究表明:喷嘴内流场压强分布关于空心锭轴线对称,压强从喷嘴入口到出口逐渐减小。空心锭的顶端平面以及以此为基础垂直向上的整个区域内,气压分布静压值较小,并且为负压分布,这样的气压分布现象对于纤维束被顺利吸入进空心锭十分有利。喷嘴内壁与空心锭外壁所形成的整个气流加捻区域的气压静压分布呈现U型的分布规律。空心锭的存在对于该气流加捻区域的气压分布规律影响显着,靠近空心锭外壁面区域内气流气压值最小,靠近空心锭顶端区域内,气流出现少量的回流现象。气流加捻区域内气流切向速度、轴向速度和径向速度都是符合旋转气流规律的。气流的切向分量主要作用于倒伏在空心锭入口周围的自由端纤维,使之进行加捻运动;气流的轴向分量主要作用于纤维束纤维,使之进行牵伸运动,但是由于作用力较小,可以忽略不计;气流的径向分量主要对纤维束外围的纤维起膨胀作用,加以气流切向分量的作用,可以使得包缠纤维数量大大增加。(2)基于流体模拟所得到的叁维流场特征和弹性细杆模型的结构特点,建立纤维有限元叁维模型,模拟自由端纤维在高速旋转气流作用下的运动速度和运动轨迹。研究表明:喷气涡流纺气流加捻腔中自由端纤维纤维速度随着H先逐渐增大,在H=5.25 mm处发生转折,逐渐减小。由于空心锭的特殊结构,空心锭壁面基线与轴线夹角在H=5.25 mm处发生明显变化,倒伏纤维的轴线位置由空心锭壁面基线与轴线夹角δ决定;自由端纤维的运动轨迹在空心锭顶端0mm~5.25mm内,纤维轴线与空心锭顶母线之间所夹锐角α1≈53.5°;在5.25mm~11.15之间,纤维轴线与空心锭顶母线之间所夹锐角α_2≈59.3°。(3)根据喷气涡流纺的成纱机理,结合力学扭矩及加速度原理等理论方法分析自由端纤维在高速旋转气流下的受力情况,确立自由端纤维在绕空心锭顶端旋转过程中产生自捻所需的临界力学条件。研究表明:纤维在气流加捻过程中发生自捻的临界条件为T_f≥(dθ/dl)×R_t,提出增加空心锭顶端壁面与自由端纤维之间的摩擦力,有利于纤维发生自捻,增大自捻纤维卷入纱体中的形变量。分析了自由端纤维自捻的运动过程,随着自由端纤维滚动时间t_(max)的不同,最终卷绕到纱体中的形变量也会发生改变。当t_(max)
曾泳春[4]2003年在《纤维在喷嘴高速气流场中运动的研究和应用》文中认为气流在纺织领域的应用非常广泛，而高速气流的应用更是为许多新工艺的产生奠定了基础。但是，气流技术在纺织领域的应用还缺乏基础研究。本文的研究工作是以纺织设备中形成高速气流场的机件—喷嘴为研究对象，研究纤维在喷嘴高速气流场中的运动及纤维和气流的相互作用，在理论上阐明纤维在气流场中运动的规律，对如何在纺织加工中合理有效地利用气流技术生产出质量好、成本低的产品以及利用气流技术发展新工艺、新方法提供理论基础。 本文采用数值模拟的方法进行纤维／气流两相流的研究。由于拉格朗日方法在模拟颗粒运动轨迹方面的优势，本文采用拉格朗日方法实现纤维运动的模拟。为了简化研究手段，在研究中作了一定的简化假设：(1)由于纤维的质量流量较小，木文只研究单向耦合问题，即忽略纤维刘流场的反作用；(2)忽略湍流脉动对纤维的作用；(3)不考虑纤维—纤维以及纤维—壁面之间的作用；(4)不考虑热交换。这样，气流场的运动可以独立地计算，在此基础上计算纤维的运动。 本文的研究工作覆盖了两大部分：一是对高速气流场及纤维在气流场中的运动进行数值模拟；二是对理论研究结果进行分析和应用。 第一部分的研究工作是本文的重点，涵盖了论文的第叁、四两章，包括纤维／气流两相流数学模型的建立、喷嘴中高速气流场的数值模拟以及纤维在喷嘴气流场中运动的模拟等内容。 根据所提出的研究方法，在第叁章首先对纤维／气流两相流模型中的流体相进行计算，采用有限容积法对喷嘴中的高速气流场进行数值模拟。数值模拟结果揭示了喷嘴中气流场的速度分布和压力分布等流动特征，通过CFD(计算流体力学)软件获得的喷嘴中流场速度矢量图、流线图等更加直观地展示了喷嘴中的气流流动特征。数值模拟结果与LDA(激光多普勒测速仪)的测试结果吻合很好，并且证实了以前学者通过理论分析得到的一些推测性结论。同时，通过数值模拟研究了喷嘴压力、喷孔倾角、喷孔位置和纱道直径等喷嘴参数对喷嘴中气流流动特征的影响。研究发现喷嘴压力和喷孔倾角的影响比较显着，随着喷嘴压力的增大，气流轴向和切向速度增大，但喷嘴入口区的负压和轴向速度随着喷嘴压力的增大而减小;随着喷孔倾角的增大，气流切向速度增大，而喷孔倾角对气流轴向速度的影响比较复杂，喷孔倾角对喷嘴入口区的负压和轴向速度影响很大，随着喷孔倾角的增大，喷嘴入口区的负压和轴向速度显着减小，且喷嘴中形成的回流强度和面积增大，当喷孔倾角达到80“时，在喷孔的上方和下方都有回流产生。喷孔位置对喷嘴中气流场的速度、压力分布规律几乎不产生影响，只是随着位置的改变，速度和压力值发生变化的位置相应改变。纱道直径也对喷嘴中气流的速度、压力及其分布产生影响。 论文第四章首先提出了描述纤维的方法一纤维模型，对纤维模型在气流场中进行动力学分析，在此基础上建立纤维/气流两相流数学模型。根据气流场的数值模拟结果，求解纤维运动方程，从而对纤维在气流场中的运动轨迹进行追踪。采用高速摄影技术进行实验验证，纤维运动的模拟结果与高速摄影图像吻合较好。同时，通过模拟也展现了喷嘴参数和纤维性能参数如喷嘴压力、喷孔倾角和纤维抗弯刚度等对纤维在喷嘴气流场中运动状况的影响，而初始包缠角的引入可以定量地说明参数对纤维在喷嘴中包缠程度的影响。研究结果说明了随着喷嘴压力和喷孔倾角的增大，纤维在喷嘴中的初始包缠程度增大，而纤维抗弯刚度对纤维在喷嘴中的初始包缠程度影响不大，一个有趣的现象是抗弯刚度较大的纤维完成初始包缠过程的时间要短于抗弯刚度较小的纤维。 本文第二部分的工作是根据理论研究的结果，在以下叁方面加以应用: (1)喷气纺纱的参数优化设计，包括工艺参数、喷嘴结构参数和纤维参数。与理论研究相对应，选择了叁个重要的参数进行设计:喷嘴压力、喷孔倾角和纤维抗弯刚度，得出第一喷嘴压力不需要超过3.Oxl护Pa，第一喷嘴喷孔倾角的最优范围为45。一55“，而抗弯刚度较大的纤维似乎能更快地完成初始包缠过程。分析的结果与本文中的以及以前学者的实验研究进行了比较。 (2)喷气纱强力的预测，用数值模拟的方法和人工神经网络模型对喷气纱的强力进行预测。数值模拟只能做定性的预测，但使我们能清楚地了解加工过程以及参数影响纱线拉伸性能的物理意义;而人工神经网络模型能对喷气纱子的强力做比较精确的定量预测。采用多层感知器网络结构和Levenberg一Marql-iardt算法建立神经网络模型，建立喷气纱强力与第一喷嘴压力、第二喷嘴压力、纺纱速度、前罗拉钳口到第一喷嘴的距离以及第一喷嘴中的喷孔位置等五个工艺和喷嘴结构参数之间的关系。 (3)利用喷嘴减少毛羽，包括应用于细纱工序的JetRing工艺和应用于络筒工序的Jetwind工艺。理论分析阐明了利用喷嘴减少毛羽的机理。用理论分析和实验的方法研究了喷嘴压力、喷孔倾角对JetRing纱和Jetwind纱上毛羽的影响。 综上所述，本文建立了纤维/气流两相流模型，采用数值模拟的方法对喷嘴气流
佚名[5]2013年在《《棉纺织技术》第1期-第500期总目次》文中认为【编者的话】值此《棉纺织技术》期刊出版500期之际,本刊编辑部将1972年创刊至今各期目次汇集刊出。从中基本可以看到我国棉纺织工业40年来科技进步的成就,技术改革的进程,不同时期的重点、热点和难点。谨以此献给广大读者和作者,愿她成为您查找相关资料的检索工具。
陈梁[6]2014年在《喷气涡流纺纺纱工艺及喷嘴装置研究》文中指出喷气涡流纺是一种不同于传统纺纱的新型纺纱技术,它是利用在喷嘴内部产生的涡流对经牵伸装置牵伸后的纤维须条进行加捻成纱。喷气涡流纺的纺纱速度高,最高能达到450m/min；纺纱流程较短,可以直接通过喂入粗条进行纺纱并直接卷绕在管筒上,大大节省了工艺流程,.此外喷气涡流纱还具有产量高,有害毛羽少,抗起毛起球性能好,吸湿、去湿速度快等优点。本课题组尚珊珊在前人研究的基础上对粘胶的喷嘴结构进行了系统研究和分析,但并未对纺纱工艺和以涤纶为原料的喷嘴结构参数进行系统研究。因此,本文首先研究不同的纺纱工艺(包括纺纱速度、喷嘴气压、前罗拉钳口到喷嘴的距离、导引针到锥面体尖端的距离)对成纱质量的影响,并在她所设计喷嘴的基础上针对以涤纶为原料的喷嘴装置结构参数进行系统优化设计,得到纺涤纶纱最佳喷嘴结构参数,主要工作包括：(1)以莫代尔纤维为原料纺20-24tex纱,在实验室条件下,以纱的强度、强度不匀、条干不匀以及毛羽指数等指标为评价标准,研究喷气涡流纺纺纱工艺,主要包括纺纱速度、喷嘴气压、前罗拉钳口到喷嘴的距离、导引针到锥面体尖端的距离四大因素对成纱质量的影响。并通过单因子和正交实验得出在实验室纺纱速度条件下,喷嘴气压0.55Mpa,前罗拉钳口到喷嘴的距离14mm,导引针到锥面体尖端的距离1.5mm为最优纺纱工艺。(2)使用课题组研制的喷嘴和原装喷嘴分别以涤纶和粘胶为原料纺30支和40支纱,通过研究成纱性能差异得出：导引体和涡流管部件纺粘胶纱性能良好,纺涤纶纱时成纱性能不理想,需要根据涤纶纤维的性能重新设计喷嘴参数；自制引纱管部件在纺粘胶纱和涤纶纱时性能良好,其结构参数已达到纺涤纶纱的要求；自制锥面体部件纺纯粘胶纱性能良好,纺涤纶纱时存在断头率高、条干均匀度低、有害毛羽指数大的缺点,需要在加工过程中注意加工精度,确保成纱质量。(3)以纯涤纶粗纱为原料,纺20～-24tex涤纶纱,在实验室条件下,以纱强度、强度不匀、条干不匀以及毛羽指数等指标为评价指标对喷气涡流纺喷嘴结构进行系统设计优化,主要包括导引体内导引针长度、螺旋曲面角度,涡流管喷孔个数、喷孔直径和喷孔角度五个结构参数,通过实验优选得出喷嘴导引体和涡流管较优结构参数：导引针长度L=2mm,螺旋曲面角度a=450时为最优导引体结构参数；喷孔直径d1=0.55mm,喷孔个数M=5,喷孔角度β=40。时为涡流管最优纺纱结构参数。
俞兆升[7]2006年在《喷气涡流纺纱方法研究》文中进行了进一步梳理喷气涡流纺纱是一种已经被公认为很有发展前景的新型纺纱方法，其优势已被广泛认可。喷气涡流纺纱方法是通过罗拉牵伸装置将条子或粗纱纺制成指定支数的纱线。纤维束从前罗拉输出后，经过纤维束螺旋导入孔，经螺旋曲面对纤维束的集束，使纤维束进入中空气室中，在喷嘴喷出的涡流的作用下，纤维束开始旋转加捻，最终形成喷气涡流纱。由于充分利用了气流对纤维的良好控制，使得纤维具有伸直平行度好的优点，有力的提高了纱的强度。目前国内对喷气纺已经有了一定的研究，但是对喷气涡流纺的研究还相对较少。喷气涡流纺适合于纺制纯棉纱线，由于喷嘴结构的局限，所以不利于纺制纯涤或涤棉纱线。用原有喷嘴纺制纯涤或涤棉纱时，出现了成纱困难，成纱强度低等问题。因此本课题主要研究内容是对喷气涡流纺喷嘴进行改进，使之可以适用于纺制具有一定成纱质量的纯涤或涤棉纱。本课题对喷气涡流纺纱的原理进行了解释，对影响成纱的因素进行了分析，通过不断的理论研究和实验探索，了解了影响成纱质量的原因。根据实验得出的结果，对原有喷嘴的结构进行了改进，并首次利用数值模拟出了流场在原有喷嘴和改进后的喷嘴中的二维分布，选出了最佳的流场分布方案，依照最合理的流场分布加工了喷嘴，并且对改进的喷嘴进行了实验验证，选出了最优的喷嘴结构，并纺制出了成纱质量较好的纯涤和涤棉纱，克服了喷气涡流纺纱的局限性，拓宽了适纺范围。本文对喷嘴的设计和改进作了详细说明，并对改进后喷嘴主要部分的作用进行了分析。通过分析找出了影响成纱质量的主要参数，并通过大量实验对改进后喷嘴的主要参数和纺纱工艺参数进行了优化。对于喷嘴的主要结构参数，如螺旋曲面锥角、导引针长度、喷孔角度、喷孔位置等进行了单因子优化，并对几个主要结构参数进行了正交实验优化，找到了最佳的配合参数。对于纺纱工艺参数，如喷嘴气压、前罗拉钳口到喷嘴的距离等也作了优化，并找到了最佳的配合参数，提高了喷嘴的实用性。
王丽丽[8]2006年在《自由端喷气纺（MVS）的工艺研究与成纱性能分析》文中研究指明自由端喷气纺是利用高速旋转气流对纤维进行加捻的纺纱方法,其特点是纤维在加捻的过程中形成自由端,最终真捻成纱。由于其纺纱速度快,毛羽少,可以纺中特数纯棉产品,越来越受到人们的重视。 这种纺纱方法由于采用了高速气流辅助罗拉牵伸对纤维进行分离,充分利用了牵伸对纤维控制良好,纤维伸直、平行度好的优点,较之一般自由端纺纱中采用刺辊开松、分离纤维的方法,这种方法具有纤维分离后伸直平行度好,纤维损伤小的优点,更有利于改善成纱中纤维的排列形态和成纱强力。同时,该纺纱方法采用高速旋转气流对纤维须条进行加捻,由于无高速回转件的限制,从而可以高速纺纱。 村田公司No.861就是基于此类纺纱方法的纺纱机,现在这种机型在我们国家只有不到10台。由于引进机器数量少,时间短,国内尚没有此种机型较为成熟的纺纱工艺。本文以研究自由端喷气纺纱的纺纱工艺为主,在No.861上利用正交方法设计实验,通过实验得出纺纱工艺与纱线品质之间的经验公式,并利用多目标灰色局势决策等模糊数学的方法,选出最优工艺;同时利用示踪纤维法、哈氏切片法等纱线结构的研究方法,对自由端喷气纺纱线结构进行研究,得出纱线的结构模型;此外我们分析了自由端喷气纺纱线的成纱机理和纱线性能。 本论文在内容上,主要包括五部分:第一部分对喷气纺纱的发展和研究现状、自由端喷气纺纱的发展和研究现状及选题的目的意义、研究内容做了简要概述;第二部分通过对喷嘴内流场和纤维在喷嘴内受力和运动情况的理论分析,描述了自由端喷气纺的成纱过程和成纱机理;第叁部分在实验探索的基础上设计了正交实验,得出纱线品质与纺纱工艺参数之间的经验公式,并优选了纺纱工艺;第四部分对比了自由端喷气纱与其它纺纱方法的纱线性能;第五部分主要是对自由端喷气纺纱线结构进行分析。 最后得出结论为:在NO.861型纺纱机上可调工艺参数中,最为重要的是纺纱速度、喷嘴压力、前罗拉钳口到空心锭口的距离;MVS纱线的强力略低于环锭纺,纯棉纱一般在环锭纺纱线的90%左右,化纤或混纺产品强力能够达到和超过一般环锭纺,而其他指标都要优于一般环锭纺,特别是毛羽性能,比环锭纺有较大优势,一部分纱线能够达到紧密纺水平;MVS纱线的结构模型:中心部分为
邹专勇[9]2009年在《基于流场模拟的喷气涡流纺成纱工艺与纱线结构的相关性研究》文中认为高速、自动化、短流程、生态环保及产品高质量是纺纱技术发展的必然趋势,也是纺织工业实现高附加值的必要前提。喷气涡流纺利用高速旋转气流加捻倒伏在空心锭子入口的自由尾端纤维成纱,因其高纺纱速度、高自动化程度、短流程、低能耗及优异的纱线性能而受到业内人士的广泛关注,具有广泛的市场前景。喷气涡流纱的成纱工艺改变将导致喷气涡流纱结构的变化,竟而引起喷气涡流纱性能变化。目前国内外研究主要从实验角度对喷气涡流纺成纱机理、纱线结构及成纱工艺与纱线结构的相关性等方面进行探讨。因此本文将从理论上探讨喷气涡流纺成纱工艺与纱线结构的相关性,建立二者之间的非线性理论,并结合实验给予验证。对喷气涡流纺成纱工艺与结构的相关性进行研究具有重要意义,一方面可以优化成纱工艺,完善关键成纱部件结构,另一方面为设计喷气涡流纱结构奠定理论基础。因喷气涡流纺喷嘴内部(加捻腔)气流对纤维作用规律非常复杂,要讨论喷气涡流纺成纱工艺与纱线结构的相关性必须充分理解喷气涡流纺的成纱机理,应首先研究喷嘴内部流场流动规律,其原因在于明确喷气涡流纺的成纱机理是弄清喷气涡流纺成纱工艺与纱线结构相关性的前提条件；然后基于流场流动规律分析气流对加捻腔中纤维和纱线的作用规律,最后建立非线性理论讨论喷气涡流纺成纱工艺变化对喷气涡流纱结构的影响。主要研究内容和结论如下：(1)基于MurataNo.861喷气涡流纺系统,应用Gambit软件获得喷嘴内部流场计算区域,然后建立喷气涡流纺喷嘴内部流场的计算流体动力学模型。计算流体动力学模型采用标准κ-ε湍流模型,并利用SIMPLE算法对控制方程进行离散,然后基于TDMA算法对离散方程进行迭代求解。计算流体动力学模型求解过程在流体计算软件FLUENT 6.3中完成,由此获得喷嘴内部流场的流动规律。研究结果表明：压缩气体经喷孔后在喷嘴内部形成高速叁维旋转气流,切向和轴向气流速度分布符合旋转气流理论；切向气流用于加捻倒伏在空心锭子入口的自由尾端纤维；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,在切向气流作用下产生更多自由尾端纤维,从而利于增加包缠纤维的数量；喷嘴内部静压呈“U”形分布；倒伏在空心锭子入口的自由尾端纤维在不同位置受旋转气流加捻程度的差异导致纱线捻度存在不匀。(2)基于已建立的喷嘴内部流场计算流体动力学模型,讨论喷嘴结构参数及喷孔出口速度等工艺参数对喷嘴内部流场流动特征的影响。研究结果表明：切向速度随喷孔倾角的增加而减小,轴向速度随喷孔倾角的增加而增大；喷孔倾角增加,喷嘴轴线负压先增大后减小,喷孔倾角为30。时负压最大；喷孔出口速度越大,切向、轴向、径向速度越大,沿喷嘴轴线负压也越大；喷嘴入口直径越小,加捻腔中同一位置处的切向、轴向速度越大；空心锭子外径对气流速度场影响较小,但较小的空心锭子可使喷嘴轴线上获得较大的负压；随空心锭子与喷嘴入口距离的增加,速度呈减小趋势,同时喷嘴内部静压也减小,但喷嘴进口负压增大。(3)在对喷嘴内部流场的数值模拟基础上,通过解析法研究旋转气流对喷气涡流纱加捻强度的强弱。研究结果表明：旋转气流对喷气涡流纱的加捻强度是喷孔数目、喷孔倾角、喷孔直径、喷嘴直径、空心锭外径、喷孔出口速度(即喷嘴气压)、空心锭子入口与喷嘴入口距离、喷嘴上部高度、喷嘴中部高度、纱线直径等的函数。随喷孔出口速度增加,旋转气流对喷气涡流纱的加捻强度增强；随加捻喷嘴直径减小,旋转气流对喷气涡流纱的加捻强度增大；随空心锭子入口与喷嘴入口距离增加,旋转气流对喷气涡流纱的加捻强度减小；随空心锭子外径增加,旋转气流对喷气涡流纱的加捻强度增加。数值计算及实验结果表明了解析模型的有效性。(4)基于喷气涡流纺成纱过程,并依据喷嘴内部流场流动规律,分析加捻腔中纤维在旋转气流作用下的空间轨迹,讨论喷气涡流纱中纤维的空间构象。研究结果表明：纤维在纱中的空间轨迹方程是纺纱速度、前罗拉钳口与空心锭子入口距、纤维长度、纱线直径及纤维旋转的平均角速度等的函数；纤维在纱中的空间轨迹从理论上证实了喷气涡流纱的长毛羽极少；喷气涡流纱的毛羽可分为头端毛羽、尾端毛羽和无规突出毛羽叁类；若须条中单纤维均为平行伸直纤维,那么喷气涡流纱中纤维构象可分类两类,一类是整根纤维均为芯纤维,构象不受工艺参数变化的影响；另一类是纤维由芯纤维、转移包缠纤维和表面包缠纤维组成,该类纤维占绝大部分。对后一种情况,其中芯纤维的长度受纤维长度和前罗拉钳口与空心锭子入口距离的影响,转移包缠纤维构象用转移包缠宽度和转移包缠纤维长度来表征,受纤维规格、纱线直径、喷嘴气压及纺纱速度等参数影响,表面包缠纤维用平均螺距和平均包缠角来描述,受纤维旋转的平均角速度(由喷嘴气压和纤维规格决定)、纺纱速度及纱线直径等参数影响。若须条中部分单纤维并不完全平行伸直时,喷气涡流纱中该部分纤维就可能出现头端弯钩(即前弯钩)、尾端弯钩(即后弯钩)、中部无规纠缠和各种组合情况等无规构象。(5)利用已建立的喷嘴内部流场的数值计算方法,首先对喷气涡流纺喷嘴内部流场衰减规律进行探讨,然后基于喷嘴内部流场衰减规律,讨论加捻腔中纤维的受力情况及涡流作用下的运动状况；最后建立倒伏在空心锭子入口处的纤维自由尾端绕空心锭子旋转的临界角速度与进入纱尾的纤维头端长度、纤维半径等参数的函数关系,以临界角速度作为衡量纤维头端是否被抽拔的依据,以此解释喷气涡流纺落纤,成纱粗、细节的产生。研究结果表明：临界角速度随进入纱尾的纤维头端长度的增加而增加；纤维半径越大,临界角速度越小,则在相同喷嘴气压下粗纤维纺纱,落纤、成纱粗、细节较多；增加喷嘴气压首先对成线强力有利,超过某临界值落纤、成纱粗、细节反而增加,对成纱质量不利；增加喷嘴入口负压,适当减小前罗拉钳口与空心锭子入口距离可减少落纤,粗、细节的产生。(6)低落纤的喷气涡流纺装置可从两个方面来实现：一方面考虑利用气流假捻效应和适当减小紧密锭子内径来对喷气涡流纱纱尾结构进行紧密,从而增加纱尾对刚进入的纤维头端的约束力,减少旋转气流对进入纱尾的纤维头端抽拔,竟而降低落纤形成的概率；另一方面考虑优化设计喷嘴结构,最大程度降低旋转气流干扰纤维头端进入紧密锭子入口和加捻纤维自由尾端。
李永霞[10]2005年在《喷气涡流纺研究》文中提出喷气涡流纺是在喷气纺的基础上发展起来的一种新型纺纱方法,它利用喷嘴内部产生的高速涡流对纤维束进行加捻成纱,自从以日本村田MVS为代表的涡流纺纱机出现后,其优势被普遍认可。这种纺纱方法由于采用高速涡流辅助罗拉牵伸对纤维进行分离,充分利用了气流对纤维的良好控制,使得纤维具有伸直、平行度好的优点,有利地提高了纱线强度。 目前国内对喷气纺的研究已经具有一定的深度和广度,但是对喷气涡流纺的研究还很少。由于喷气纺不利于纺制纯棉纱,纯棉纱的强度较低,而喷气涡流纺能够克服这个弱点,因此本课题就主要着力于纯棉纱喷气涡流纺喷嘴结构的研究。实验用的喷气涡流纺喷嘴最初是根据日本村田专利制成的,本课题在借鉴的基础上,通过不断的实验探索和理论研究,明确了成纱机理,改造了喷嘴结构,改制出一种适合纺制纯棉纱的喷气涡流纺喷嘴,使得纯棉纱的强度达到同原料环锭纱的80%左右,比喷气纺纯棉纱的强度有了很大提高。 文章对该喷嘴装置的设计进行了详细说明,并对主要组成部分进行了作用分析。进而对该纺纱方法的成纱机理进行了探讨,为了便于理解,文章先对涡流场内的气体流动特性进行了分析,然后分析了纤维在喷嘴内的加捻运动和纤维的受力,并且借助高速摄影拍摄了喷嘴内成纱的动态过程,观察了纤维的运动,对成纱机理进行了
参考文献：
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[2]. 自由端喷气纺纱的研究[D]. 杨磊. 青岛大学. 2005
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