旋轉(zhuǎn)氣流作用下紗線纏繞過程數(shù)值模擬及其實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.pdf

1、隨著紡織行業(yè)的發(fā)展，對(duì)紗線質(zhì)量的要求日趨增高。氣動(dòng)拼接技術(shù)被廣泛的用于斷紗的連接以改善紗線的質(zhì)量。影響紗線氣動(dòng)拼接得因素有很多，如加捻氣壓、加捻時(shí)長(zhǎng)、纖維材料以及空氣捻接器的幾何結(jié)構(gòu)等。其中，空氣捻接器的關(guān)鍵部件加捻腔幾何結(jié)構(gòu)是一個(gè)重要的影響因素。因此，加捻腔幾何參數(shù)的研究對(duì)于優(yōu)化捻接腔和提高紗線捻接質(zhì)量有著重要意義。此外，紗線加捻本質(zhì)上是纖維間的旋轉(zhuǎn)纏繞行為，故有必要對(duì)纖維在腔內(nèi)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究。
　　首先，本文研究了加捻腔中間槽

2、的寬度對(duì)氣動(dòng)紗線拼接性能的影響。捻接紗性能主要包括拼接接頭的外觀和拉伸力學(xué)性能。以加捻腔槽寬為變量，設(shè)計(jì)了三種不同結(jié)構(gòu)的加捻腔，分別為無(wú)槽加捻腔、1mm槽寬加捻腔以及2mm槽寬加捻腔。運(yùn)用Fluent軟件對(duì)三個(gè)腔內(nèi)的氣體流動(dòng)進(jìn)行仿真，并且通過實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)仿真有效性進(jìn)行驗(yàn)證。在腔內(nèi)氣體流場(chǎng)分析中，氣流螺旋比，即周向氣流強(qiáng)度與軸向氣流強(qiáng)度的比值，從計(jì)算結(jié)果中提取被用來描述螺旋氣流特性，進(jìn)而用于分析纖維氣動(dòng)拼接行為。其中，周向氣流強(qiáng)度用速度環(huán)

3、量來表征，而軸向平均速度用于描述軸向氣流強(qiáng)度。隨后，三個(gè)不同腔體下的紗線加捻實(shí)驗(yàn)被進(jìn)行。利用光學(xué)相機(jī)對(duì)紗線拼接接頭的外觀進(jìn)行記錄，同時(shí)，加捻后的紗線的拉伸力學(xué)性能在強(qiáng)力測(cè)試設(shè)備下被測(cè)得。最后，結(jié)合數(shù)值仿真分析和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)討論，對(duì)加捻腔中槽寬度對(duì)氣動(dòng)紗線性能的影響作出研究。
　　其次，本文為了進(jìn)一步研究纖維在加捻腔中旋轉(zhuǎn)行為，提出兩根纖維拼接計(jì)算模型，計(jì)算纖維在加捻腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)流道中收到氣流作用下的變形。首先，本文運(yùn)用ABAQUS彈性桿單

4、元和節(jié)點(diǎn)對(duì)纖維進(jìn)行建模。進(jìn)而，分析纖維在流場(chǎng)中的受力情況。采用ABAQUS/Explicit求解器計(jì)算纖維的非線性運(yùn)動(dòng)。然后提出氣流與纖維間迭代耦合算法，用于計(jì)算纖維在流場(chǎng)中的變形。接下來運(yùn)用java語(yǔ)言將算法程序化，設(shè)計(jì)了一款纖維在旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的仿真軟件，并基于2mm槽寬腔體內(nèi)有效的流場(chǎng)，以纖維繞桿為計(jì)算模型對(duì)軟件進(jìn)行測(cè)試。最后，針對(duì)疊合長(zhǎng)度分別為3.5cm和2cm加捻?xiàng)l件下，對(duì)兩根纖維纏繞模型在2mm槽寬腔內(nèi)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行計(jì)算。另外，