气动折入装置射流场中纱线的空间运动规律研究

摘要

纺织工业作为轻工业中重要的组成部分，是与民生息息相关的重点行业。随着经济转型产业升级的时代浪潮，无梭织机因其具有的高效率使得其应用场景也越来越广泛。但由于其特殊引纬特性，无法形成光边。为了解决无梭织机布边形成的毛边的问题使得不同种类的折入装置应运而生。气动折入装置作为折入装置中的一种重要类型近些年来随着前人研究的加深得到了很大的推广。在已有的研究基础上，通过对不同参数的设定来探究纱线在完成折入的过程中的运动规律以及其对周围流场的影响。　　本文以气动折入装置作为研究对象，通过实验和仿真相结合的方式，研究纱线在空间射流作用下位姿的变化。通过将收集实验信息和仿真结果进行对比，对气动折入装置的后续优化改进提供一定的理论支持。本文主要从以下几个方面展开:　　(1)纱线-射流在不同工况下的流固耦合数值模拟。建立了二维纱线本构和气流场模型，对一端固定的纬纱在不同喷嘴作用下的位姿变化情况进行了仿真数值模拟，并对其运动机理进行分析。研究了斜吹入射射流角度，喷嘴进口压强对折入装置的影响。　　(2)提出了一种三维单向耦合的纱线和折入装置气流场的流固耦合求解方法。通过自编的JAVA程序来联合FLUENT和ABAQUS这两款软件来对纱线在射流作用下的运动进行模拟，为二维状态下的纱线折入提供有力补充。　　(3)纱线在气动折入装置中的实验研究。利用高速摄像机拍摄纱线在不同斜吹入射角度下的运动状况。通过实验分析验证了纱线在两组射流作用下的运动轨迹变化以及不同工况下的折入状态，并仿真耦合模拟结果进行对比。

目录

声明

摘要

1．1研究背景及意义

1．2国内外研究现状

1．2．1折边装置的发展现状

1．2．2流固耦合数值模拟研究现状

1．3主要研究内容

第二章流固耦合数值分析方法及建模

2．1气流流场相关理论基础

2．1．1在二维状态下斜吹-折入气流场的控制方程

2．1．2湍流模型及其相关方程

2．2气流流场模型建立及其边界条件的设定

2．2．1气流流场模型的搭建

2．2．2壁面条件

2．2．3流固耦合的计算方法

2．2．4动网格技术的选用

2．3纱线的本构模型及其几何建模

2．4模型流场及结构网格划分

2．5本章小结

第三章纱线气动折入过程二维动态仿真分析

3．1．1握持气流作用下的气流流场特征

3．1．2斜吹-折入气流作用下的气流流场特征

3．2斜吹入射角对纱线折入的影响

3．3本章小结

第四章纱线气动折入过程三维动态Fluent-Abaqus联合仿真

4．1三维动态FIuent-Abaqus联合仿真思路

4．2基于Truss单元的仿真结果及其问题

4．3基于Beam单元的仿真结果

4．4本章小结

第五章气动折边装置的实验及其分析

5．1实验准备及实验平台搭建

5．2实验平台控制系统简介

5．3实验结果及其分析

5．4本章小结

6．1研究总结

6．2论文的主要创新点

6．3研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果