高速射流引纱的流动与运动耦合特性研究

喷气织机是采用喷射气流牵引纬纱穿越梭口的无梭织机，在纺织行业应用广泛。喷嘴喷出的气流与纱线耦合运动在气流引纬的整个过程中起到了非常关键的作用，是影响喷气织机效率及织物质量的重要因素，但目前的喷气织机在设计和应用过程中很少从流动角度考虑。射流流动参数与紊动合成射流核心区关系、纱线在高速气流场中的运动模型、高速射流流动与纱线运动的两相耦合特性等这些关键技术问题一直未能很好地被揭示和解决，制约着高性能、高可靠性喷气织机的研制和应用。本研究以喷气织机射流引纱过程为研究对象，通过流动数值计算、气动性能试验等手段，揭示纱线在高速喷射流场中的运动规律，建立纱线在气流中运动模型，用流动数值计算来模拟高速射流引纱两相耦合流动特性，建立纱线引纬特性与喷嘴、射流流道、流体压力和流量等参数之间的关系，提出纱线放置的技术途径，建立高速射流引纱装置的优化设计方法，为高性能高可靠性喷气织机的研制提供理论依据。

喷气织机是采用喷射气流牵引纬纱穿越梭口的无梭织机，在纺织行业应用广泛。喷嘴喷出的气流与纱线耦合运动对织物质量和织机纱线适用范围起到了关键的作用，是影响喷气织机效率及织物质量的重要因素。本项目旨在深入研究喷气织机射流引纱过程中喷嘴产生的气流场特性、纱线的运动模型以及纱线运动特性与喷嘴、射流流道、流体压力和气流流量等参数之间的关系等理论问题，提出喷气织机引纬机构的流体动力优化设计途径。项目主要研究成果包括：（1）建立气流产生装置--喷嘴的数学模型，研究了整流槽形状、导纱管长度等喷嘴结构参数、输入气压对喷嘴内、外流场特性的影响；（2）以Reynolds时均方程为基本控制方程建立合成气流场的数学模型，开展多激励喷嘴合成的有限空间气流场特性的数值模拟，得出主喷嘴、辅助喷嘴、异形筘之间位置设置、喷嘴输入气压等参数对合成气流场特性的影响，提出最佳的喷嘴设置方法。（3）修正纱线运动的本构方程，简化边界条件的设置及控制方程的求解，建立纱线运动的数值模拟方法，并进行实验验证。（4）详细分析合成气流场中纱线的运动特性与流道、气体压力、流量等参数的关系，优化喷气引纬系统的参数设置，提出改进的引纬工艺。研究成果共发表论文6篇，其中SCI检索3篇，获得发明专利1项，实用新型专利1项。