纖維在噴嘴高速氣流場中運(yùn)動的研究和應(yīng)用.pdf

1、東華大學(xué)博士學(xué)位論文纖維在噴嘴高速氣流場中運(yùn)動的研究和應(yīng)用姓名：曾泳春申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：紡織工程指導(dǎo)教師：郁崇文20031001噴嘴中氣流流動特征的影響。研究發(fā)現(xiàn)噴嘴壓力和噴孔傾角的影響比較顯著，隨著噴嘴壓力的增大，氣流軸向和切向速度增大，但噴嘴入口區(qū)的負(fù)壓和軸向速度隨著噴嘴壓力的增大而減小；隨著噴孔傾角的增大，氣流切向速度增大，而噴孔傾角對氣流軸向速度的影響比較復(fù)雜，噴孔傾角對噴嘴入口區(qū)的負(fù)壓和軸向速度影響很大，隨著噴孔傾角的增

2、大，噴嘴入口區(qū)的負(fù)壓和軸向速度顯著減小，且噴嘴中形成的回流強(qiáng)度和面積增大，當(dāng)噴孔傾角達(dá)到80。時(shí)，在噴孔的上方和下方都有回流產(chǎn)生。噴孔位置對噴嘴中氣流場的速度、壓力分布規(guī)律幾乎不產(chǎn)生影響，只是隨著位置的改變，速度和壓力值發(fā)生變化的位置相應(yīng)改變。紗道直徑也對噴嘴中氣流的速度、壓力及其分布產(chǎn)生影響。論文第四章首先提出了描述纖維的方法一纖維模型，對纖維模型在氣流場中進(jìn)行動力學(xué)分析，在此基礎(chǔ)上建立纖維／氣流兩相流數(shù)學(xué)模型。根據(jù)氣流場的數(shù)值模擬結(jié)

3、果，求解纖維運(yùn)動方程，從而對纖維在氣流場中的運(yùn)動軌跡進(jìn)行追蹤。采用高速攝影技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，纖維運(yùn)動的模擬結(jié)果與高速攝影圖像吻合較好。同時(shí)，通過模擬也展現(xiàn)了噴嘴參數(shù)和纖維性能參數(shù)如噴嘴壓力、噴孔傾角和纖維抗彎剛度等對纖維在噴嘴氣流場中運(yùn)動狀況的影響，而初始包纏角的引入可以定量地說明參數(shù)對纖維在噴嘴中包纏程度的影響。研究結(jié)果說明了隨著噴嘴壓力和噴孔傾角的增大，纖維在噴嘴中的初始包纏程度增大，而纖維抗彎剛度對纖維在噴嘴中的初始包纏程度影響不

4、大，一個(gè)有趣的現(xiàn)象是抗彎剛度較大的纖維完成初始包纏過程的時(shí)間要短于抗彎剛度較小的纖維。本文第二部分的工作是根據(jù)理論研究的結(jié)果，在以下三方面加以應(yīng)用：(1)噴氣紡紗的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，包括工藝參數(shù)、噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)和纖維參數(shù)a與理論研究相對應(yīng)，選擇了三個(gè)重要的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)：噴嘴壓力、噴孔傾角和纖維抗彎剛度，得出第一噴嘴壓力不需要超過3Oxl05Pa，第一噴嘴噴孔傾角的最優(yōu)范圍為45?！?5。，而抗彎剛度較大的纖維似乎能更快地完成初始包纏過程。分析