气流引纬过程中纱线运动模型仿真及实验研究

【摘要】喷气引纬是喷气织机最有特色同时也是最为重要的组成部分，其依靠气流与纱线间的摩擦从而带动纬纱飞行。引纬质量的好坏直接关系到了喷气的运行车速、生产效率以及布匹质量。然而在喷气织机引纬过程中影响纱线飞行的因素众多，动作十分复杂。这为引纬工艺的研究带来了巨大的困难，是目前制约我国喷气织机发展的一个重要因素。因此，对引纬气流作用下纱线运动特性的研究已成了一个急需解决的重要课题。本文首先对相关领域的国内外研宄进行综述。从空气动力学、纱线运动学理论出发，建立了引纬气流作用下纱线的运动模型，并采用高速相机实验台对实际飞行的纱线进行观测，最后对影响纱线飞行效果的主要因素进行讨论。论文的主要研宄内容如下：(1)对主喷嘴的结构及流道进行分析，通过流体仿真的手段得到主喷嘴内外的流场分布特性。并采用流体动力学机理对仿真结果进行分析以验证其合理性。此外，重点讨论了主喷嘴喉部、纬纱引射区、导纱管以及主喷嘴出口处的流速、静压特性。(2)建立引纬气流作用下纱线的运动模型。由于纱线在引纬过程中近似做直线运动，忽略竖直方向上的力，其受到气流牵引力、空气阻力以及气圈张力，并对各个力进行分析以获得纱线在任意运动位置时的速度、加速度状态。在微小的时间范围内将纱线当作匀速运动，在已知其初始条件的情况下，经过逐步迭代即可得到纱线在任意位置、任意时刻的运动特性。(3)获取纱线的特征参数以求取引纬气流作用下纱线的运动特性，其主要包括纱线的密度、纱线的直径以及纱线与气流间的摩擦系数。本文通过搭建纱线张力实验台重点考虑了纱线摩擦系数的获取方式，并分析了不同织物结构对于摩擦系数的影响。(4)通过将流体仿真手段获取的流场分布代入Matlab软件，并在其中建立纱线运动数值模型，最后计算出纱线在引纬过程中的运动曲线。可知纱线在引纬运动过程中速度随着运动距离的增加而增加，最后趋于平稳；加速度随着运动距离的增加出现了先增大后急剧减小的趋势。将纱线通过理论计算获得的运动特性曲线同通过高速相机所拍摄的实际运动曲线进行对比分析。在此基础上，重点分析不同供气压力、不同纱线的线密度以及纱线与气流间的摩擦系数对其运动特性的影响。通过气流引纬过程中纱线运动模型的研究，有助于增加对纬纱飞行特性的认知，并为进一步优化喷气织机引纬工艺、节能减排打下了基础。
【作者】胡科桥；
【导师】吴震宇；
【作者基本信息】浙江理工大学，机械电子工程，2014，硕士
【关键词】喷气织机；主喷嘴；引纬；气流；纱线；运动模型；

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