双喂给转杯纺纱器内三维气流场仿真与数值模拟.pdf

《双喂给转杯纺纱器内三维气流场仿真与数值模拟.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、COMPUTATIONALANDNUMERICALMODELINGOF3-DAIRFLOWFIELDINANOVELDUAL-FEEDROTORSPINNINGUNITUniversityCode：10255StudentNo：414011Ph.D.DissertationStudentName:NicholusTayariAkankwasa(高备)Major:TextileEngineeringSupervisor:ProfessorWangJunMay,2018COMPUTATIONALANDNUMERICALMODEL

2、INGOF3-DAIRFLOWFIELDINANOVELDUAL-FEEDROTORSPINNINGUNITADISSERTATIONSubmittedtoCollegeofTextilesDonghuaUniversityInpartialfulfilmentoftherequirementsfortheawardofthedegreeofDoctorofPhilosophyInEngineeringDONGHUAUNIVERSITYShanghai,China.May,2018东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪

3、守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得成果。除文中已明确注明和引用内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过作品及成果内容。论文为本人亲自撰写，我对所写内容负责，并完全意识到本声明法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日DateYearMonthDay东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全解学校有关保留、使用学位论文规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文全部或部分内容编入

4、有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密√。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日Date:YearMonthDayDate:YearMonthDayPh.D.Dissertation摘要双喂给转杯纺纱器内三维气流场仿真与数值模拟摘要双喂给转杯纺纱系统是一种能够实现两根纤维条子同时独立喂给和梳理，并最终将两根条子的纤维加捻成一根纱线的新型转杯纺纱技术。该转杯纺纱器可以很好地解决性能差异较大的两种或多种纤维混纺的纺纱问题，

5、同时可实现不同纤维须条的良好梳理和均匀混合。但是由于双喂给转杯纺纱器是一种尚处于研发阶段的新的技术，对其纺纱通道内的气流流动特性、纤维/气流的相互作用以及纤维的成纱加捻还缺乏有效的研究，因而使得双喂给转杯纺纱器的优化设计及其在混纺纱方面的应用缺乏理论依据。此外，纺纱通道内的气流流动是在封闭的环境内进行的，因此要有效地研究其气流场特性也是具有挑战性的。本文以双喂给转杯纺纱器为研究对象，借助FLUENT建立气流场的数值计算模型，通过对双喂给转杯纺纱器气流场的数值计算结果进行深入分析，研究纺纱器结构尺寸、转杯内部负压、漩涡生成、湍

6、流粘度等对气流流动特性的影响，以及气流的流动特性与成纱过程、成纱性能的关系。本文的研究内容分为四大部分：一是建立、求解和分析双喂给转杯纺纱器纺纱通道内气流场；二是对比研究双喂给转杯纺纱器通道内和单喂给转杯纺纱器通道内的气流流动特性及其与成纱性能的关系；三是对纺纱试验验证数值模拟结果；四是实验分析参数对混纺纱的成纱性能的影响。首先，建立双喂给转杯纺纱器通道内气流场的数值模型。采用SOLIDWORKS2016x64版本建立双喂给转杯纺纱器的几何模型，为确保计算结果的正确性，几何模型尺寸与实际模型的尺寸完全一致。为了便于比较，同时

7、建立传统单喂给转杯纺纱器几何模型。先建立描述两种转杯纺纱器通道内气流场的控制方程，采用k-ε模型进行湍流运算，用二阶迎风格式对控制方程组进行离散，后采用SIMPLE算法进行数值求解。借助ANSYSFLUENT进行数值模拟模型的计算与求解，从而得到纺纱器通道内气流场的iPh.D.Dissertation摘要分布规律。重点讨论双喂给转杯纺纱器转杯内气流流动特性以及纺纱器几何结构、转杯负压、涡流产生、雷诺数、流线和湍流粘度对气流流动特性的影响，并探索双喂给纺纱性能与气流流动特性的关系。研究结果表明，湍流强度和雷诺数随着入口处气流速

8、度的增大而增大；转杯内的压力分布随着输纤通道出口正压力的变化而显著变化。入口处气流速度低至100m/s时，转杯内的气流流动为理想的湍流，有利于减少纱线质量的恶化。相比于传统单喂给转杯纺纱器，双喂给转杯纺纱器通道内的气流流线更为有序，且气流漩涡更少。第二部分的研究工作是基于第一部分的内容展开