不等長(zhǎng)同心圓管內(nèi)切向旋流特性及應(yīng)用研究.pdf

1、噴氣渦流紡紗技術(shù)是目前最先進(jìn)的紡紗技術(shù)，其利用紡紗噴嘴內(nèi)的高速旋流對(duì)纖維進(jìn)行加捻而成紗，噴嘴內(nèi)部旋流的流動(dòng)特性直接影響到紗線(xiàn)的成紗機(jī)理和性能。外界高壓氣流通過(guò)與噴嘴側(cè)壁相切的噴孔，噴射入噴嘴內(nèi)部加捻腔后，作高速空間螺旋運(yùn)動(dòng)。氣流的切向運(yùn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)纖維的包纏加捻，軸向運(yùn)動(dòng)有利于纖維的進(jìn)給和紗線(xiàn)的輸送，徑向運(yùn)動(dòng)則利于纖維的分離從而為纖維加捻做好準(zhǔn)備。噴氣渦流紡紗噴嘴內(nèi)部氣流流動(dòng)屬于旋流范疇，在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中旋流有著廣泛而重要的應(yīng)用。本課題在

2、不失噴嘴內(nèi)部氣流流動(dòng)本質(zhì)特性的前提下，將噴氣渦流紡紗噴嘴簡(jiǎn)化為具有側(cè)向噴孔通道的不等長(zhǎng)同心圓管組件，分析和研究不等長(zhǎng)同心圓管組件腔體內(nèi)氣流的流動(dòng)特性和應(yīng)用特性，并提出了一種具有新型結(jié)構(gòu)的噴氣渦流紡紗噴嘴裝置。本課題開(kāi)展了以下工作：
　　（1）對(duì)不等長(zhǎng)同心圓管內(nèi)部切向旋流進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明：噴孔上游的外管腔內(nèi)有渦對(duì)存在，渦對(duì)在外管入口附近形成，隨后沿管軸線(xiàn)向出口方向移動(dòng)，在噴孔出口附近消失，渦對(duì)的形成和消失具有周期性；噴孔出口

3、下游至內(nèi)管入口之間的外管腔內(nèi)，氣流作極為強(qiáng)烈的空間旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，最后在外管內(nèi)軸向氣流的作用下推進(jìn)到內(nèi)外管之間的環(huán)形區(qū)域；內(nèi)外管之間的環(huán)形區(qū)域內(nèi)氣流作規(guī)則的空間螺旋運(yùn)動(dòng)，氣流運(yùn)動(dòng)也較為平穩(wěn)，圓管腔內(nèi)的氣流主要由此環(huán)形通道流出圓管腔。內(nèi)外管的幾何參數(shù)變化對(duì)圓管腔內(nèi)氣流的運(yùn)動(dòng)特性產(chǎn)生較為明顯的影響，其中尤以噴孔通道幾何參數(shù)的影響最大。噴孔角度增大，圓管腔內(nèi)氣流的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)但軸向運(yùn)動(dòng)減弱，氣流的切向運(yùn)動(dòng)向管中心處擴(kuò)展。噴孔直徑增大，圓管內(nèi)氣流的切

4、向運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，但外管近壁區(qū)以及內(nèi)管中心通道內(nèi)氣流回流強(qiáng)度亦增強(qiáng)。內(nèi)外管直徑和長(zhǎng)度的變化對(duì)圓管腔內(nèi)氣流的運(yùn)動(dòng)特性形成一定影響但不明顯。
　?。?）采用粒子圖像測(cè)速技術(shù)對(duì)不等長(zhǎng)同心圓管內(nèi)部切向旋流流場(chǎng)進(jìn)行瞬時(shí)、全流場(chǎng)測(cè)量。由于以空氣為介質(zhì)時(shí)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)難度較大，因而按照雷諾相似準(zhǔn)則以工質(zhì)水替代空氣進(jìn)行了目標(biāo)流場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。將實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)雷諾轉(zhuǎn)換后與相同邊界條件下空氣的數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了比較，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，外管入口段，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果較