喷气织机辅助喷嘴及合成气流场的数值仿真

摘要

喷气织机由于其高效低噪、品种适应性强，已成为当今织造业的主要生产设备之一。目前广泛使用的是主喷嘴、辅助喷嘴加异形筘道的气流引纬系统。通过主喷嘴内高速气流的摩擦力带动，纬纱在其内部空腔得到加速，之后飞入筘道。在接力喷嘴形成的筘道内流场作用下完成引纬过程。沿筘道排列的多组辅助喷嘴消耗了大量空气，因此能耗高是喷气织机的一大缺点。对于气流引纬系统的布置与工作参数的设置，以往都是根据试验与经验获得，气流引纬效果并不可靠。这影响了纬纱飞行稳定性，从而降低了引纬质量。通过对以上问题进行研究，有利于节气减耗，进一步提高织机效率。
　　 本文采用了在工业界应用广泛的计算流体力学(CFD)方法，对引纬气流场展开研究。首先，将辅喷简化为渐缩喷管，对其在不同入压下的进出口流动参数以及出口外膨胀波后的速度进行了较为细致的理论分析。然后对辅助喷嘴流道建立模型，数值计算了其内外流场的分布。紧接着，考虑到辅喷与筘道的相互作用，建立筘道内流场模型，并进行数值模拟。通过对计算结果的分析，得出以下结论:采用可实现κ-ε紊流模型，可以获得较为理想的辅喷射流仿真效果;通常采用490kPa的供气压强可以满足高速引纬的需要;辅助喷嘴的间距取为65mm较为理想，既可获得较高的筘道流速，又减少了辅喷数目;异形筘道的半封闭结构有助于提高气流速度，降低紊流强度;筘道内存在不同流区，速度有明显差异。采用单个的渐缩型喷孔，可以增强喷嘴对气流的约束能力。