关键词：吸棉笛管;;气流场;;数值模拟;;CFD;;倾角
摘 要：细纱是纺纱生产中重要工序之一,其产出细纱质量好坏直接影响到后续成品。在细纱机配套吸棉清洁系统中,吸棉笛管在高压风机提供负压动力下,对加捻工作区域提供稳定的吸风气流。由于长距离风管道造成部分负压损耗,存在着中央风管末端处提供负压减小问题,使得末端位置吸棉笛管吸风性能下降,飞花和断头不能被及时清除。不同位置清洁性能的差距对纱线质量一致性有影响。吸棉笛管结构决定着其内部气流场特性。因此,本文在分析现吸棉笛管内气流场特性基础上,找出气流阻滞区域,提出针对性结构改进方案,实现结构优化后吸棉笛管在相同负压条件下吸风性能的提高,从而减小始末端吸风性能的差距,提高纱线质量一致性,为吸棉笛管后续改型提供参考依据。本课题以细纱机吸棉笛管为研究对象,基于流体力学理论,采用有限元法数值模拟了吸棉笛管内部气流场,提出管内输气效率评定参量,揭示气流在管内汇集及输气特性。基于现吸棉笛管内部气流场状况,提出了结构优化方案并进行了分析对比,确定增加导流孔管有利于流场优化,并根据模拟结果获取导流孔倾角的最优参数,以不同距离下吸棉率为技术指标,开展改进前后吸棉笛管对棉纤维条吸入状况的对比实验,获取了该优化方案的最宜角度参数。本论文主要研究成果:(1)吸棉笛管管内气流运输状况分析。以吸棉笛管为研究对象,基于流体动力学理论采用标准εκ-模型,运用FLUENT数值计算模拟气流场及湍流核心区域,找出管内气流运输阻滞区域带。提出以x方向分量速度为管内气流运输状况评定参量,并利用其研究吸棉笛管内部气流场运动特性,获取不同工况下原型吸管流场中不同位置的x方向速度云图,为吸棉笛管结构优化提供参考依据。(2)提出结构优化方案,并数值模拟和分析对比。由于原型吸管中气流垂直冲击后壁面,易造成x方向运动气流主要集中于后壁面区域,并由此产生气流阻滞区域带,提出两种针对性结构改进方案,使得通过入射气流以一定倾角撞击吸管后壁面,改进方案中管内气流x方向速度明显提高,阻滞区域带明显减小,气流向中心尾管运输状况得到优化。结果表明:增加一定倾角的导流孔有助于提高吸棉笛管吸风量。(3)根据现有实验条件提出吸风性能测试方法,以设置22°、24°、26°、28°、30°导流孔的吸棉笛管和原型吸管为待测试样,开展对棉纤维条的吸入清洁实验,根据实验结果分析不同倾角导流孔对吸棉效果的影响,当倾角为26°测得效果最佳。
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