（纺织工程专业论文）圆盘式旋流纺纱输送管道结构的研究[纺织工程专业优秀论文].pdf

摘要 摘要 圆盘式旋流纺纱是在利用喷射气流加工纱线的技术、并针对克服喷气纺纱方法所存 在问题的基础上发明的一种新型纺纱方法。它以梳辊牵伸机构代替喷气纺纱中的罗拉牵 伸机构，具有牵伸速度快、效率高，牵伸部件磨损小等优点。输送管道是圆盘式旋流纺 纱机上连接牵伸机构和凝聚机构的关键部件，它利用空气的输运作用来实现纤维的输 运、伸直和分离等功能，其结构会直接影响到纺纱过程对短纤维的控制程度，因而会对 纱线质量产生重大影响。 本文通过数值解析手段对圆盘式旋流纺纱的关键部件输送管道的结构进行研 究。分析了圆盘式旋流纺纱线形态，讨论了圆盘式旋流纺纱存在的问题及其关键部件， 对圆盘式旋流纺纱的输送管道结构进行了纺纱正交试验，得到了全体水平组合中关于条 干不匀率、断裂强度、抗剥离性和的可能好的水平组合：进口长度a = 3 0 m m ，底面长度 b = 4 3 咖，出口长度c = 2 4 m m ，出口宽度d = 9 m m ，进口宽度e = 2 2 m m ，底面和进口面的 夹角萨3 0 。，顶面和进口面的夹角p = 1 4 8 。建立了输送管道流场的控制方程和交错网 格条件下经二阶迎风离散的三维有限体积法离散方程组，对比了用三角形四面体网格和 四边形六面体网格两种单元划分输送管道流场的计算结果，分析结果表明，四边形六 面体网格单元划分方式适用于圆盘式旋流纺纱机的输送管道流场的数值模拟。对圆盘式 旋流纺纱机输送管道建立了管道流场微分控制方程组，然后利用c f d 技术对不同结构 参数的输送管道( 进口长度、出口长度、顶面和进口面的夹角、底面长度、输送管道的 进口长度、出口长度及底面和进口面的夹角等) 流场的变化规律做了数值模拟和分析， 以及误差试验和纺纱试验，阐明了圆盘式旋流纺纱机的输送管道结构参数的变化对管道 内部流场的影响。在对圆盘式旋流纺纱机输送管道结构气流场的c f d 数值模拟和纺纱 实验的基础上，提出了一个新型的输送管道结构设计方案，并通过数值模拟、误差试验 和纺纱试验进行了对比分析，证明了新的管道结构能有效提高圆盘式旋流纺纱机的纺纱 质量。 研究结果将为圆盘式旋流纺纱的研究提供重要的理论与实验依据，对于改进圆盘式 旋流纺纱的工艺性能、提高成纱质量具有积极的指导意义。 关键词：圆盘式旋流纺输送管道结构参数有限体积法数值解析 a b s 仃a c t a b s t r a c t d i s cs 、加r ls p i i l i n gi san e ws p i 加i n gm e t h o d ，w 1 1 i c hm a k e su s eo f j e ta i rt op r o c e s sy 锄 t 0r e s o l v et h em a ：t t e r si na i r - j e ts p i n n i n g ns u b s t i t u t e sr o l l e rd r a r i n gs y s t e mw i t hc o m b i l l g r o l l e rd 雠i n gs y s t e m ，w l l i c he n s u r e st h a tt h ed r a 衔n gs y s t e mo fd i s cs w i r ls p i 肌i n gh 嬲l e a d v a l l t a g e so f h i 曲d r a 硝n gs p e e d h i 曲d r a r i n ge 瓶c i e n c y ，a i l dl i t t l ew e 耐n g f i b e rc o n v e y o r i sa k e yc o m p o n e n to fd i s cs w i r ls p i n n i n gf r a m e i tc a ns t r a i g h t e n ，p a r a l l e l ，a n du n i f o mf i b e r s i 1 1i tb y 仃a n s p o r te f f e c to fa j r i t ss t m c t u r ew i l la f f e c tt h ec o n t r o ll e v e lo f 肋e r sd u r i n gd i s c s w i 订s p i 皿i n g h e n c e ，t 1 1 es t r u c t u r eo f6 b e rc o n v e y o rw i l la f 凫c tt h ey a mq u a l i t yg r e a t l y t h en m n e r i c a ls i m u l a t i o nm e t h o di sa d o p t e dt oa 1 1 a l y z et h es t r u c t u r eo ff i b r ec o n v e y o r ， 、砌c hi sak e yc o m p o n e n to fd i s cs w i r ls p i i l i l i n gf i 砌e t h es t r u c t l l r eo fd i s cs w i r ly a mi s 锄a l y z e d t h eq u e s t i o i l sa n dm ek e yc 伽= l p o n e n to f d i s cs w i r ls p 岫i n gf a m ea r ed i s c u s s e d t h es p i 疵n go r t l l o g o n a lt e s t sa r em a d et 0d e t e m l i n et h ep o s s i b l eg o o dl e v e lc o m b i n a t i o no f t i l es t m c t u r ep 猢e t e r so f 舶e rc o n v e y o ro fd i s c 刚r ls p i n i l i n go n 啪e v e 衄e s so ft h es l i v e r ， t e n a c i 够锄dp e e l i n g o f rr e s i s t 锄c e ，w h i c ha r ei n l e tl e n g t l la i 3 0 m m ，b o t t o ml e n g t hb 5 4 3 m m ， o u t l e tl e n 酵hc = 2 4 m m ，o u t l e tw i d t hd = 9 m m ，i n l e t 州d t he = 2 2 m m ，t h ea n g l eb e t w e e nt l l e b o t t o m 趾dt 1 1 ei n l e tq = 3 0 0 ，t l l ea i l g l eb e t 、v e e nt h et o pa i l dt h ei n l e td = 14 8 0 t h ef l o wf i e l d c o n t r o le q u a t i o n so ff i b e rc o n v e y o ra r es e t u p ，a n dt h es e c o n d o r d e rd i s c r e t eu p w i n ds c h e m e u n d e rt h ec o n d i t i o no f3 - ds t a g g e r e dg r i di sg o tw i t ht h em e t h o do ff v m t h ef i b e rc o n v e y o r a r em e s h e db yt r i a n g l e t e t r a h e d r o nc e l l sa n ds q u a r e m e x a h e d r o nc e l l r e s p e c t i v e l y ，a n dt h e c a l c u l a t i o nr e s u l t so ft h e s et w ok i n d so fm e s h e sa r ec o m p a r e d ， w h i c hi n d i c a t et h a t s q 眦e m e x a h e d r o nc e l li ss u i t a b l ef o rn u m e r i c a ls i m u l a t i o no ff l o w6 e l do fd i s cs w i r l s p i n 越n g6 b e rc o n v e y o r n l ed i f - f e r e n t i a ln o w f i e l dc o n t r o le q u a t i o n so fd i s cs w i r ls p i n n i n g 6 b e rc o n v e y o ra r eg o t ，雒dt i l ef l o wf i e l di nf i b e rc o n v e y o r sa r ei n v e s t i g a t e db yc f d ，e 玎o r t e s t s 锄ds p i i l l l i n gt e s t s r e s u l t ss h o wt i l er u l e st h a tt 1 1 ed i 矗、e r e n ts 仃u c n l r ep a r a m e t e r so ff i b e r c o n v e y o r 世e c to nm ef 1 0 wf i e l d ，w h i c ha r ei n l e tl e n 舒h ，b o t t o ml e n 酉h ，o u t l e tl e n g t l lo u t l e t w i d t ：i l i i l l e t 、v i d t t l ，t h ea n g l eb e t 、v e e nt h eb o t t o ma n dt h ei n l e t ，t i l ea n g l eb e t w e e n t l l et o pa n d l ei i l l e t w i t l lt h ea i do ft h en u m e r i c a ls i m u l a t i o na i l da n a l y s i s ，an e wd e s i g no ft h es t n l c t u r e o ft i l ef i b e rc o n v e y o ri sp r o p o s e d ，w h i c hi sp r o v e dt 0b ee f f - e c t i v et or a i s et l l ed i s cs w i r l s p i 肺i n gq u a l 时b yn 啪e r i c a ls i m u l a t i o n ，e 玎0 rt e s t sa n ds p i n n i n gt e s t s t h er e s e a r c hr e s u l t sw i l lp r 0 v i d ei m p o r t a n te x p e r i m e n t a la n dt 1 1 e o r ) ，b a s i sf o rt h e r e s e a r c ho fd i s cs w i r ls p i m l i n g ，w h i c hw i l lr e s u l ti nt h em o d i 6 c a t i o no fd i s cs w i r ls p i i u l i n g m a c h i n ea n de n h a n c i n gy a mq u a l i t y k e y w o r d s ：d i s cs w i r ls p i m l i n g ，f i b e rc o n v e y o r s t r u c t u i ep a m m e t e r f v m ，n 啪e r i c a l s i m u l a t i o n 趾da l l m y s i s 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 签名：日 期： 如口f6 1 扩 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定： 江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文， 并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签名： 导师签名： 沁p x s s 日 期：盘：匹：f 芷 第一章绪论 第一章绪论 1 1 研究背景扣意义 新型纺纱技术的发展日新月异，追求高速、高效的纺纱方法一直是纺纱技术不断前 进的动力。近二十年来，涌现出一批利用气流加捻的纺纱技术，如喷气纺、涡流纺和村 田涡流纺。其中，喷气纺i l 。16 】虽然推出了很多机型，但其为了实现1 2 0 1 5 0 倍的超大牵 伸，喷气纺纱的罗拉牵伸机构在生产中必须执行“紧隔距、重加压、零钳口、强控制” 的工艺路线。胶辊通常在2 0 0 0 r m i n 左右的高速度和前罗拉的重加压条件下与牵伸须条 作无条件回转，必然会造成胶辊和胶圈磨损严重、动力消耗大【i7 1 的缺点。例如普通胶辊 平均使用寿命为一周，特制的日本帝人胶辊平均使用寿命仅为一个半月，使喷气纺生产 成本居高不下。同时，牵伸机构所能提供的最高牵伸速度与加捻器内气流的回转速度 ( 5 0 一1 0 0 万转佃i n ) t 蜷j 所提供的的加捻能力相差甚远，制约了喷气纺纱速度的提高。 为此，葛明桥等人【l9 j 设计了一种梳辊牵伸机构代替了喷气纺纱中的罗拉牵伸机构， 同时设计了输送管道、圆盘式纤维集聚机构及旋流加捻器，形成了一种新型的纺纱方法， 即圆盘式旋流纺纱。其显著优点是牵伸速度快，效率高，不存在牵伸元件的高消耗率， 能够充分发挥加捻器内高速旋转气流所具有的可纺能力，符合现代纺织高速、节能、可 持续发展的要求，具有良好的应用前景。但是现己设计的圆盘式旋流纺纱机所纺纱线强 力、条干都不理想，纺纱质量还须进一步提高。圆盘式旋流纺纱机的输送管道是介于在 牵伸机构和凝聚机构之间的部件，在纺纱过程中起着输送纤维、分离纤维和平行顺直纤 维的作用，其结构对于纱线的条干不匀率、断裂强度等性能有直接的影响，是圆盘式旋 流纺纱机的关键部件。本文的研究对于和改进圆盘式旋流纺纱的工艺与设备、提高圆盘 式旋流纺的成纱质量都具有根本性的意义，将为圆盘式旋流纺纱的研究提供重要的实验 与理论依据。 1 2 新型纺纱中的输送管道结构及其国内外研究进展 在纺织工程中，常应用气流使纤维介质在管道中流动，使它从一种机器运送到另一 种机器，或者在某些机器中从机器的一部分输送至另一部分。气流输送的优点是：( 1 ) 设备结构简单，不需要复杂的机件，如帘子、皮带、齿轮等，安装看管方便，且可不在 同一个平面：( 2 ) 输送流量较大，速度较高；( 3 ) 可以保证清洁作业。例如，开清棉机 械中棉块的气力输送、气流配棉、转杯纺和摩擦纺中纤维的输送等等。可以说，当应用 气流或其他流体时，管道是必不可少的部件，而管道内的气流流动便成为气流应用的基 本问题之一。由于在转杯纺、摩擦纺等新型纺纱机械上的输送管道与圆盘式旋流纺纱的 输送管道在尺寸上具有可比性，所以本文考察了输送管道在新型纺纱中的研究进展。 1 2 。l 新型纺纱中的输送管道结构的研究进展 ( 1 ) 转杯纺的输送管道【2 0 - 2 2 j 转杯纺的输送管道是连接分梳辊和纺纱杯的渐缩形管道，如图l 一1 所示。天津纺 江南人学博i j 学位论义 织工学院、东华大学以转杯纺纱机的输棉通道为研究对象，对输送管道与分梳辊的位置、 输送管道与转杯的位置、输送管道的空间位置角等方面进行了研究。 图卜l转杯纺的输送管道 f i g 1 1t h ef i b e rc o n y e y o r0 fr o t o rs p i n n i n g ( 2 ) 摩擦纺的输送管道【2 0 ，2 3 1 d r e 卜_ 型机利用吹风帮助剥离和输送纤维，输送管道不封闭，各处有漏风，不仅 气流紊乱，而且输送管道内的气流速度自上而下递减，难以控制纤维运动和伸直纤维。 图l 一2 所示为杭州纺研所和东华大学开发的用于纺高线密度摩擦纺纱线的垂直输送管。 这种输送管对高线密度摩擦纺纱机作了如下改进：以补风取代吹风；采用渐缩封闭型输 送管道，同时还加装了剥棉刀，有利于纤维从分梳辊上向输送管道转移。 图1 _ 2 摩擦纺的垂直输送管道 f i g 卜2t h ev e r ti c a lf i b e rc o n v e y o ro ff r i c ti o ns p i n n i n g l 图卜3 倾斜输送管道 f i g 1 3t h es l a n tf i b e rc o n v e y o ro ff r i c t i o ns p i n n i n g 图1 3 倾斜输送管道为用于纺低线密度摩擦纺纱线时采用的一种倾斜输送管道。 2 第一章绪论 纤维输送管道与分梳辊壳体相连，管道进口a a 截面一定，管道出口b - b 对准尘笼的契 形区，由进口至出口截面逐渐增大。还有一种附有渐缩区的倾斜输送管道将纤维输送管 道分为剥离区、渐缩区和渐扩区。 为改善纤维在摩擦纺输送过程中的伸直度以及在纱线中沿纱线轴平行的程度， b a 咖a g 公司在输送管道中部开一压缩空气喷射口，p l a t 公司在输送管的终端增有附加吸 气口。两者引纱方向不同，一种是顺向引纱( 纤维输入方向与纱条引出方向相同) ，另 一种是逆向引纱( 纤维输入方向和引纱方向相反) 。曾有试验表明，在相同原料与工艺 条件下，纺中、低线密度纱时，采用3 0 0 倾角的输送管道，使用两种引纱方法，然后测 定成纱强度及其不匀率，发现逆向引纱的成纱强度比顺向引纱的强度高，而且成纱越粗 增值越大，强度不匀也是逆向引纱的低。 国外研究资料表明，采用单根条子倾斜喂入，( 如d r e f v 型摩擦纺纱机) ，沿凝集区 扩大纤维流的散步范围，同样可以增加并合作用，改善成纱均匀度，纺纱结果可接近多 根条子垂直喂入凝聚区的成纱质量。 ( 3 ) 管道纺的输送管道【2 4 。2 6 】 在管道纺纱中，输送管道是特殊设计的，图1 4 、l 一5 所示为具有两种不同输送 管道的管道纺纱装置。 图1 4 管道纺纱装置示意图i f i g 1 4t h es c h e m a ti cd i a g r a mi o fc h a n n e ls p i n n i n gu n it l 图1 5 管道纺纱装置示意图i i f i g 1 5t h es c h e m a t i cd i a g r a m i i o fc h a n n e ls p i n n i n g 管道纺纱中的输送管道兼具输送和凝聚纤维的作用，具有如下优点：( 1 ) 单纤维 的运动方向、引纱方向与静止的集聚面基本平行，使纤维凝聚时易于保持已有的伸直形 态，从而提高了成纱中纤维的有效长度，可提高纱的强力和纺纱速度。( 2 ) 由于集聚 3 江南人学博 ：学位论文 面与输送管道是一体的，纤维还未加速就沉积并与纱尾一起引出加捻，使纤维速度的突 变减小，有利于纤维保持伸直的形态。( 3 ) 输送管道兼作凝聚工作，使得凝聚和加捻 分开，有利于采用最合适的加捻器，而不会受到凝聚要求的限制。( 4 ) 由于起集聚纤 维作用的集聚面是固定的，减少了回转机构，有利于简化纺纱装置的结构。 输送管道内的凝聚槽是其关键部分，凝聚槽的作用效果与气流纺纱的纺杯凝聚槽类 似。凝聚槽上通孔的作用与摩擦纺纱的摩擦辊( 吸风尘笼) 上通孔的作用很相似。它既要 使吸风气流穿过它将纤维吸附住，又要使纤维不至于被吸走而造成纤维损失。但是，它 又与摩擦辊的工作情况有所区别。摩擦辊是作回转运动的，而凝聚槽是静止不的，如果 孔径太小，纤维凝聚在槽内，会将吸风通孔堵塞住，使吸风动压变成静压，造成纤维凝 聚条件发生变化，会干扰了纤维的继续集聚，使纺纱难以进行。吸风孔之间的距离应保 证有一定的托持面积来托持自由端纱尾。并顾及轴向吸风气流必需的分布状态。管道纺 的凝聚槽结构采用了小内角v 形槽、单排圆孔、相等孔径和相等孔间距，其结构参数主 要包括凝聚槽角度、吸风孔径和吸风孔间距等。 1 2 2 输送管道的流场理论在国内外研究的现状 ( 1 ) 转杯纺的输送管道流场理论研究 h o r i k a w aa 等人【2 7 1 分析了转杯纺喂入管道的插入长度和角度对梳辊周围气流分布 的影响。 g o n gh 等人【2 8 j 考察了转杯纺纱机内部的气流特征。通过二维模拟，发现在纤维转 移区内的气流特征受到一系列工艺参数的影响，如纤维输送管道内的气流速度、分梳辊 转速和转杯转速等。并建立了纤维转移区内的三维空气动力学模型。 k o n gl x 等人【2 9 】对转杯纺纱机中的纤维转移区中的气流特征做了二维空气动力 学模拟，并用湍流模型进行了计算，分析了气流对成纱性能的影响。在此基础上，提出 了密闭管道内的气流、纤维两相流模型。 l a 帆n c ec a 1 3 0 川定量分析了从转杯纺纱机的分梳辊上剥落、并向输送管道转移 的纤维形态，发现短纤维在排杂区会开始从针布上剥落，在输送通道的入口处会越过刀 口随通道内的气流前进。而长纤维则保持头端弯钩的状态随针布转动，直到其尾端离开 分梳辊并倒伏在刀口上，然后随气流进入输送管道。 钱晓明等人【3 2 】研究了转杯纺输送管道的几何形状以及输送管道与纺纱杯间的空间 位置关系对纺纱杯中纤维状态的影响。 ( 2 ) 摩擦纺的输送管道流场理论研究 k o n d af 等人1 3 习对摩擦纺输送管道内的纤维速度和负压进行了相关度计算，发现介 于尘笼和引出罗拉之间的纱线张力与输送管道横截面内的纤维根数有关。 m e r a t ia a 等人l m 娜】研究了摩擦纺输送通道的各种工艺参数，如梳辊转速、尘笼转 速、负压，以及短纤维的着陆和被纱线尾端的握持等，对输送管道内的纤维流动的影响， 并对输送管道中的纤维流动状态进行了分析。 陆再生等人p 6 】给出了矢量形式的摩擦纺输送管道流场的气流运动状态，揭示了流场 的分布规律。指出涡流场的存在是影响成纱结构和质量的主要因素，递增的气流速度分 4 第一荦绪论 布有利提高成纱质量。输送管道的形状不同，流场分布亦不同。 1 2 3 输送管道流场试验的国内外研究现状 ( 1 ) 转杯纺的输送管道流场试验研究现状 h o m a w aa 等人i z ”用五孔比托管检测了b d2 0 0 转杯纺转杯内的梳辊。 l 抓鹏n c ec a 等人1 3 0 3 i j 用高速摄影仪研究了转杯纺纱机中纤维从分梳辊上剥落并 向输送管道的转移过程。 d i d e ks 等人3 7 3 8 1 研究了转杯纺的输送管道形状与纤维运动的关系，他们发现毛型 纤维与棉型纤维在管道中的表现不一样，所以应该采用不同的管道。 张礼会、钱晓明等人1 3 2 3 9 】分别设计了不同形式的转杯纺输送管道，并进行了纺纱试 验。 ( 2 ) 摩擦纺的输送管道流场试验研究现状 k o n d af 等人【弱j 用一套光电系统在摩擦纺试验样机上测量了输送管道内的纤维流速 度并，并用张力计测量了介于尘笼和引出罗拉之间的纱线张力。 m e r a t i a a 等人【3 4 筇】通过跟踪摩擦纺输送管道中示踪长丝的形状，获得了输送管道 中的流动状态。 陆再生等人p 6 j 用三孔探针测定了摩擦纺输送管道的流场。 王新征等人1 4 0 j 利用d i 也f - i i i 型摩擦纺纱机，选择多种不同形状的输送管道，对凝 聚区纤维分布、纤维伸直度进行测试分析。通过实验选择出最佳输送管道。 1 3 研究内容乖方法 圆盘式旋流纺纱是一种新型的纺纱方法，上述研究阐述了转杯纺、摩擦纺等新型纺 纱设备气流输送纤维的机理。但这些设备的纤维气流输送机构不仅几何形状与圆盘式旋 流纺相差甚远，而且纤维输送速度比圆盘式旋流纺低很多，因而无法完全采用转杯纺、 摩擦纺等纺纱机械上的纤维输送理论来设计圆盘式旋流纺纱的机构。其结构会直接影响 到纺纱过程对短纤维的控制程度，因而会对纱线质量产生重大影响。 本文将通过数值模拟的手段对圆盘式旋流纺纱的关键部件输送管道的结构进 行研究，研究工作主要由四部分内容组成：一是对圆盘式旋流纺纱的输送管道的纺纱试 验，通过正交实验确定较好的输送管道的结构参数；二是进行基于有限体积法的输送管 道的数值计算，建立了输送管道流场的控制方程和交错网格条件下经二阶迎风离散的三 维有限体积法离散方程组；三是对直道式输送管道的结构及数值模拟结果进行分析，对 比了用三角形四面体网格和四边形六面体网格两种单元划分输送管道流场的计算情 况，将适用于输送管道流场计算的四边形六面体网格单元用于分析输送管道进口长度、 出口长度、顶面和进口面的夹角、底面长度、输送管道的进口长度、出口长度及底面和 进口面的夹角变化时对输送管道流场的影响，并将模拟结果与纺纱实验进行了比较；四 是依据对输送管道流场分析的结果对输送管道的结构进行了改进，提出了新型的输送管 道结构，对其进行了流场分析和纺纱测试，发现改进后的输送管道的流场分布、纺纱质 量较之前都有所提高，说明通过对输送管道内部流场的模拟研究来研究输送管道的结构 5 堡塑叁堂竖：! 兰篁笙兰 是可行的。全文共分为六章，各章的主要内容如下： 第一章是绪论，概述了本文的研究背景和意义，对新型纺纱的输送管道进行了资料 搜集，概括了转杯纺、摩擦纺、管道纺有关输送管道结构研究流场理论研究和实验研究 等方面的进展和成果，最后概述文章的内容和研究方法。 第二章是圆盘式旋流纺纱机及其关键部件，介绍了圆盘式旋流纺纱机的工艺流程、 组成及特点，讨论了圆盘式旋流纺纱存在的问题及其关键部件的试验研究。 第三章是基于有限体积法的输送管道气流场的数值计算。对于输送管道的几何尺 寸、研究假设作了说明，建立了输送管道流体的控制方程。对输送管道数值计算的方法 进行了介绍，并建立了用于输送管道流场计算的交错网格条件下经二阶迎风离散的三维 有限体积法离散方程组。 第四章是对直道式输送管道的流场模拟与结构分析。该章分为两部分内容：由于网 格质量对模拟的影响很大，所以第一部分对三种输送管道分别用三角形四面体网格和 四边形六面体网格进行划分，对比讨论了模拟结果的差异，并将模拟结果与实验进行 了比较。第二部分，通过数值模拟计算，分别分析了输送管道进口长度、出口长度、顶 面和进口面的夹角、底面长度、输送管道的进口长度、出口长度及底面和进口面的夹角 变化时对输送管道流场的影响，并将模拟结果与实验进行了比较。 第五章是输送管道气流场的数值解析与设计。依据对输送管道流场分析的结果对输 送管道的结构进行了改进，提出了新型的输送管道结构，对其进行了流场分析和纺纱测 试。 第六章是总结。 1 4 小结 圆盘式旋流纺纱是在利用喷射气流加工纤维的技术、并针对克服喷气纺纱方法所存 在问题的基础上所发明的一种新型纺纱方法。输送管道是圆盘式旋流纺纱机上连接牵伸 机构和凝聚机构的关键部件，它利用空气的输运作用来实现纤维的输运、伸直和分离等 功能，其设计对纱线的强度和均匀度等性能有直接的影响。通过数学模型研究输送管道 的气流输送机理，对于改进圆盘式旋流纺纱的工艺与设备、提高成纱质量都具有重要的 意义。 本章介绍了本文的研究背景和意义，概述了一些用于新型纺纱的输送管道结构主要 成果和关于输送管道流场理论与流场实验的研究进展。介绍了本文的研究内容和方法。 参考文献 1 n a k a h 撇t a i r j e ts p i l i n gt e c h n o l o 曲【j 】t e x tt e c hi n t ，19 8 8 ：7 3 2 秦贞俊村田r j s 喷气纺纱技术【j 】纺织导报，1 9 9 8 ( 1 ) ：2 0 3 b a s ua t e c l u l i c a ld e v e l 叩m e n to f 蔚r j e ts p i 彻i n g 【j 】t e x tp r o g ，l9 9 9 ，2 9 ( 3 ) ：lo l6 4 b a s ua ，s i v a r a m a l 函s h n a na d e v e l o p m e n to fn r e - r e t a r d a n tf a b r i c su s i n ga i r - j e ts p i n n i n g 6 第一章绪论 t e c l l i l o l o g ) r 【j 】舡i a nt e x tj ，2 0 0l ，( 10 ) ：l0 5 一l lo 5 r o ydm g l i m p s eo fa i r - j e ts p i 衄i n g 【j 】i n d i a nt e x tj ，1 9 9 6 ，1 0 6 ( 1 2 ) ：3 9 _ 4 0 6 宋士杰，张俊芬村田n o 8 0 2 h 型喷气纺纱机生产包芯纱的探讨与实践【j 】天津纺织科 技，2 0 0 2 ，4 0 ( 3 ) ：3 5 3 9 7 k u i 】1 a ra ，s a l h o 讹kr ，i s h t i a q u esm a m a l y s i so fs p i n l l i n gp r o c e s su s i n gt h et a g u c h i m e t h o dp 矾v e n e c to fs p i n n i n gp r o c e s sv 撕a b l e so np h y s i c a lp r o p e n i e so fr i n g ，r o t o ra n d a j r - j e ty a n l s 【j 】jt e x ti n s t ，2 0 0 6 ，9 7 ( 6 ) ：4 6 3 4 7 3 8 肖怡安，李鸣岐四罗拉三区牵伸机构一喷气纺技术新发展【j 】棉纺织技 术，l9 9 5 ，2 3 ( 4 ) ：5 9 _ - 6l 9 y 0 n e n a g aa i m p r o v e da j rj e ts p i 仰i n gp r o c e s s 【j 】i n tt e x tb u l l ，2 0 0 3 ，4 9 ( 4 ) ：4 0 _ 一4 2 l o m u m g a nt d e v e l o p m e m si na i r j e ts p i 肌i n gs y s t e m 【j 】i n d i a nt e x tj ，2 0 0 3 ，1 1 3 ( 8 ) ：3 9 4 3 1 1 x i n gm ，y uc s p i 肌i n gm e t h o d sc o m i n gu p j 】t e x ta s i a ，2 0 0 3 ，3 4 ( 1 ) ：3 3 3 5 12 w 乱k i n sp s u r v e yo ft h ee u r o p e a n1 临1 1a n df a b r i cf a i r sf o ra u _ t u m n 厂w i n t e r2 0 0 3 【j 】t e x t o u t l o o ki n t ，2 0 0 2 ，10 2 ( 4 ) ：4 4 石8 13 m u r u g a i lt a i r j e ts p i n n i n g ：l a t e s td e v e l o p m e n t s 【j 】t e x tm a g ，2 0 0 2 ，4 3 ( 12 ) ：4 9 5 2 l4 t y a g ig k ，s i n 曲a ，g o y a la e 蔬c to fa d d - o nf i n i s ha n dp r o c e s sv 撕a b l e so nr e c o v e r y p r o p e n i e so f j e t s p u np o l y e s t e ry a 订l s 卧h l d i a i ljf i b r e t e x tr e s ，2 0 0 4 ，2 9 ( 1 ) ：4 4 - _ 4 8 l5 r 吼a c h a r l d r a j uk ，d a s 觚l d a i lbs d e s i g l la n df a b r i c a t i o no fa i rj e tn o z z l ef o ra i rv o r t e x r i n gs p i 皿i n gs y s t e mt or e d u c et l l eh a i m e s so fy a r n 【j 】t e x ti n di i l d i a ，2 0 0 4 ，4 3 ( 6 ) ：2 每一3 0 16 r e n g a s a m y ars ，k o t h a r ivk s t r e s s - s t r a i nc h a r a c t e r i s t i c so fa i r - j e tt e x t u r e dp o l y e s t e r y a m s 【j 】i n d i a njf i b r e & r e x tr e s 2 0 0 4 ，2 9 ( 3 ) ：2 8 3 - 2 8 9 1 7 郁崇文新型纺纱技术的发展【j 】棉纺织技术，2 0 0 3 ，3l ( 1 ) ：9 _ 1 2 1 8 邢声远编译气流纺纱 m 】北京：纺织工业出版社，1 9 8 0 1 0 8 1 9 葛明桥，李永贵，顾闻彦，等旋流纺纱机 p 】中国专利，2 0 0 7 l o l 3 4 8 7 6 5 2 0 0 卜l o - - 2 3 2 0 刘国涛，谢春萍，徐伯俊编著新型纺纱 m 】北京：中国纺织出版社，1 9 9 8 2 1 ，8 9 9 4 2 1 张礼会，张百祥，转杯纺纤维输送管道的研究 j 】中国纺织大学学报，1 9 9 1 ，1 7 ( 6 ) ：1 6 _ _ 2 6 2 2 钱晓明，郝泉兰，赵颖妮等转杯纺纱器梳棉管道的实验研究【j 】天津纺织工学院学 报，1 9 9 6 ，1 5 ( 4 ) ：5 1 5 4 2 3 于正书，邓永恭摩擦纺纱中纤维输送管道对纺纱的影响【j 】纺织学 报，1 9 8 9 ，1 0 ( 1 ) ：3 啦4 0 ，4 8 2 4 陈克彰管道纺纱方法的研究【j 】中国纺织大学学报，1 9 9 0 ，1 6 ( 4 ) ：3 3 _ 3 8 2 5 陈克彰，何子琼管道纺纱装置结构的优化【j 】中国纺织大学学报，l9 9 3 ，2 旺2 6 2 6 陈克彰，单超管道纺纱器凝聚槽结构的优化 j 】纺织学报，1 9 9 3 ，1 2 ( 3 ) ：1 2 8 1 3 l 7 望堕查堂竖生堂竺堡苎 2 7 h o r i l 阻w aa ，y a j d ao ，n i i d am a i rn o wi na no p e ne n ds p i n n i n gr o t o rp a r t2 e 行e c t so ft h e i n s e r t e dl e n g t ha n da n g l eo ft h ef e e dt u b eo na i rf l o wi nam o d e lb d2 0 0r o t o r 【j j1 x t m a c l i n e r ys o cj p n ，1 9 8 0 ：3 3 7 8 2 8 g o n gh ，k a z 锄i l s u p e r i o rm o d e l l i n g f o rr o t o r s p i n n i n g j 】t e x t 1 e c h n o l i n t ，2 0 0 3 ，( 1o ) ：3 0 - 3 4 2 9 k o n glx ，p l a t f o o tra c o m p u t a t i o n a lt w o p h a s ea i 柙i b e rf l o w 谢t h i nt i 饥s f e r c h a n n e l so f r o t o rs p i n n i n gm a c h i n e s 【j 】t e x tr e sj ，1 9 9 7 ，6 7 ( 4 ) ：2 6 9 2 7 8 3 0 l a w r e n c eca ，c h e nkz s t u d yo ft h e 舶e r - t r a n s f e rc h a 衄e ld e s i g ni nr o t o rs p i n n i n gp 耐 1 m ef i b e r 仃旬e c t o 巧 j 】jt e x th s t ，19 8 8 ，7 9 ( 3 ) ：3 6 7 - 3 9 3 31 l a w r e n c eca ，c h e nk z s t u d yo ft h ef i b e r - t r a i l s f e rc h 锄e ld e s i g ni nr o t o rs p i n n i n gp a n 2 o p t i m i z a t i o no f t h et r 肌s f e r - c h a 衄e ld e s i g n jt e x ti n s t ，1 9 8 8 ，7 9 ( 3 ) ：3 9 3 4 0 l 3 2 钱晓明，郝泉兰，赵颖妮，等转杯纺纱器输送管道的实验研究 j 】天津纺织工学院学 报，1 9 9 6 ，1 5 ( 4 ) ：5 l 一5 4 3 3 k o n d af o k a m 哪m ，m e r a t iaa ，e ta 1 f i b e rs p e e da n dy a mt e n s i o ni nf r i c t i o n s p i 皿i n g j 】t e x tr e sj ，l9 9 6 ，6 6 ( 5 ) ：3 4 3 3 4 7 3 4 k a t 0h ，k 0 n d af ，o k 锄u r am ，e ta 1 y 啪t a i ls 咖c m r ei nf r i c t i o ns p i m i n g 【j 】t e x tr e sj ， 1 9 9 9 ，6 9 ( 3 ) ：2 l 1 9 3 5 k o r l d af ，o k 锄u mm ，m e r a t iaa ，e ta j f i b e rs p e e da n dy a m7 r e n s i o ni l lf r i c t i o n s p i n i l i n g 【j 】t e x tr e sj ，1 9 9 6 ，6 6 ( 5 ) ：3 4 3 3 4 8 3 6 陆再生，肖丽华，赵书林摩擦纺机梳棉管道内流场分布对成纱质量影响【j 】纺织学 报，19 8 9 ，1o ( 5 ) ：2 0 0 _ 2 0 4 3 7 d i d e ks ，f 句tl t h e o r e t i c a la n de x p e r i m e n t a lr e s e a r c ho fm et r a n s p o nc h a i l i l e lf o rl o n g e r 助e r so f 、o o lt y p e 【j 】t e x t i l ，l9 8l ，3 6 ( 4 ) ：l2 2 3 8 d i d e ks ，f 萄tl ，g a b l e rj e x 锄i n a t i o no fp r o p e n i e so ft h ef l o wo fl o n g e rf i b e r so f w o o l c h 蹦l c t e ri nt l l ee 肭哕z o n ei nt l l es p i 衄i n gr o t o r j 】t e x t i l ，l9 81 ，3 6 ( 6 ) ：2 0 0 3 9 张礼会，张百祥转杯纺纤维输送管道的研究【j 】中国纺织大学学报，1 9 9 l ，1 7 ( 6 ) ：1 6 - - 2 6 4 0 王新征，周凤飞摩擦纺梳棉管道形状对成纱质量的影响 j 】天津纺织工学院学 报，19 8 9 ，( 2 ) ：2 0 - 2 5 8 第二章圆盘式旋流纺纱机及其牵伸1 = 艺性能研究 第二章圆盘式旋流纺纱机及其关键部件 利用气流加工纱线的方法在纺织领域有广泛的应用，葛明桥等【卜3 】报道了他们用气 流加工网络丝的方法，喷气纺【4 。2 2 l 也是利用气流加工纱线的方法f 2 3 之8 1 。b a s ua f 2 9 1 曾对喷 气纺作了综述，并介绍说喷气纺纱线是捆扎式的，而且毛羽少。与转杯纺纱、环锭纺纱 相比，喷气纺纱的牵伸系统能够产生更大倍数的牵伸，从而为其快速生产细