基于数值方法的自动络筒机吸纱风道优化设计和试验研究

摘要

自动络筒机作为纺部最后一道工序的完成者，正朝着自动化、高速化方向发展，这就对自动络筒机上各个部件的工作稳定性提出了新的要求。自动络筒机的工作离不开一个稳定负压吸纱风道，一个可靠的负压吸纱风道不但为各个负压需求装置提供负压支持，同时也是影响自动络筒机稳定性和工作效率的一个重要因素。
　　本文采用数值模拟和试验相结合的研究方法，对自动络筒机吸纱风道在多种工况下内部的压力和速度分布情况进行了研究，并针对吸纱风道内部流场分布提出了优化方案。通过对吸纱风道结构的逐步优化设计和分析，提出了带有弯管导流管道的吸纱风道模型，达到了提高负压稳定性和增强风道内部流场抵抗扰动能力的效果。本文的主要工作包括：
　　1.根据实际的自动络筒机型号及其吸纱风道的结构尺寸和工作条件，明确了研究对象和优化设计的方向。
　　2.对自动络筒机吸纱风道模型进行简化并进行数值模拟计算，初步得出风道内部流场的分布情况；建立了多个单元的风道模型，分别在不同的工况条件下分析吸纱风道内部的流动和压力分布情况，总结了流场的特点；对吸气臂模型进行建模分析，找出压力损失较大的部位。
　　3.在对吸纱风道模型进行的分析研究的基础上，提出了倾斜进气的风道模型，并运用数值方法研究了倾斜进气风道模型内部流动和压力分布情况，与原始模型进行了对比分析，根据实际条件分析倾斜进气模型的优点和不足。对吸纱风道模型进行进一步简化，提出带有直导流管道的吸纱风道模型，研究二维情况下30个单元的吸纱风道模型内部流场和压力分布情况，分析带有直导流管道吸纱风道模型的不足。
　　4.进一步提出带有弯管导流管道的吸纱风道模型，对比不同倾斜角度的弯管对吸纱风道内部流场和压力分布情况的影响。针对吸纱风道模型进行了实验研究，分析了带有弯管导流管道吸纱风道模型和不同的变截面模型对吸纱风道内部压力分布的影响和对吸纱风道负压稳定性的改善，验证了数值方法的可靠性。

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符号说明

第一章 绪论

1.1前言

1.2络筒机技术概述

1.3与自动络筒机风道相似风道的研究现状

1.4研究方法

1.5主要研究内容

第二章 风道模型和流动数值模拟方法

2.1风道模型

2.2流场数值模拟方法

2.3本章小结

第三章 风道内部流动的数值分析

3.1单个络筒单元风道模型及流场数值模拟

3.2五个工作单元的通道模型及流场数值模拟

3.3吸气管道机械臂模型及流场数值模拟

3.4本章小结

第四章 基于数值模拟的优化设计和试验研究

4.1侧孔管道倾斜进气方案及流场数值模拟

4.2二维流场数值模拟研究

4.3等截面导流管道方案及流场数值模拟

4.4试验研究

4.5本章总结

第五章 结论和展望

5.1本文工作总结

5.2进一步研究工作展望

参 考 文 献

致谢

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