自排風(fēng)式轉(zhuǎn)杯紡紗通道內(nèi)部氣流場(chǎng)數(shù)值模擬

摘要：為深入研究自排風(fēng)式轉(zhuǎn)杯氣流紡紗機(jī)理，借助流體動(dòng)力學(xué)技術(shù)對(duì)其紡紗通道流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬。通過(guò)ICEM CFD和FLUENT仿真平臺(tái)，構(gòu)建基于RNG kε湍流方程的單相穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)物理模型。壓力速度耦合模擬結(jié)果表明：由輸纖管道入口至出口方向，靜壓逐段減小、動(dòng)壓逐段增大，且氣流流速呈遞增式分布，出口處最大動(dòng)壓約6953 Pa、最大氣流速度約99.23 m/s;在來(lái)流交匯區(qū)域，存在梯度明顯的局部壓力場(chǎng)，最大湍流速度約93 m/s;氣流在凝聚槽附近具有較大軸向和切向速度，有利于纖維束的滑移和凝聚;排氣孔內(nèi)部氣流流速穩(wěn)定，最大排氣速度約33～41 m/s;輸纖管道氣流補(bǔ)給對(duì)于紡紗通道流場(chǎng)形成起主導(dǎo)作用，由引紗管補(bǔ)給的少量氣流主要用于平衡腔內(nèi)負(fù)壓，有助于探究自排風(fēng)式轉(zhuǎn)杯的輸纖成紗工藝和氣流場(chǎng)特性。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)杯;數(shù)值模擬;紡紗通道;壓力場(chǎng);速度場(chǎng);FLUENT仿真

中圖分類號(hào)：TS104.7;TH113文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1009265X（2022）03010809

Numerical simulation of airflow field in spinning channel

on automatic airexhauster rotor

QIU Haifei

Abstract： To conduct an indept study on the spinning mechanism of selfexhaust rotor spinner， numerical simulation of the flow field of its spinning channel was performed using fluid dynamics technology. A physical model of the singlephase steadystate flow field was constructed based on RNG kε turbulence equation using ICEM CFD and FLUENTsoftware. The pressurevelocity coupling simulation results show that， from inlet to outlet of fiber feeding pipeline， the static pressure decreases gradually， while the dynamic pressure increases and the flow velocity in the pipeline is increasingly distributed. The maximum dynamic pressure of 6953 Pa and air velocity of 99.23 m/s at the outlet respectively. Besides， there exists a local pressure field with obvious gradient in the converging area of incoming flow， and the the maximum turbulent velocity at the area is about 93 m/s. The airflow exhibits a relatively large axial velocity and tangential velocity near the condensation tank， which is conducive to slip and condensation of the fiber bundle. The air flow velocity in the exhaust hole is stable， the maximum exhaust velocity of about 33～41 m/s. The airflow supply from the fiber pipeline plays a predominant role in the formation of flow field inside the spinning channel， and a small amount of airflow supplied by the fiber feeding pipeline is mainly used to balance negative pressure in the rotor， which can help explore the fiber feeding and yarn forming process of the self airexhaust rotor， as well as the airflow field characteristics.

Key words： rotor; numerical simulation; spinning channel; pressure field; velocity field; FLUENT simulation

轉(zhuǎn)杯紡是一種具有高速高效特性的新型氣流紡紗技術(shù)[1]。根據(jù)紡織國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 93053—2010《轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī) 轉(zhuǎn)杯》，可將轉(zhuǎn)杯分為兩種形式，即抽氣式轉(zhuǎn)杯和自排風(fēng)式轉(zhuǎn)杯。其中，自排風(fēng)式轉(zhuǎn)杯動(dòng)力消耗少、設(shè)備成本低，主要適用于紡制非棉（如毛、麻等）及其混紡產(chǎn)品。生產(chǎn)實(shí)踐表明，當(dāng)自排風(fēng)式轉(zhuǎn)杯以數(shù)萬(wàn)轉(zhuǎn)每分鐘（50000～70000 r/min）超高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，紡紗通道內(nèi)部壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)分布狀態(tài)會(huì)對(duì)纖維的輸送、凝聚、加捻成紗等產(chǎn)生重要影響。

在轉(zhuǎn)杯紡紗工藝及其氣流場(chǎng)數(shù)值模擬方面，現(xiàn)有科學(xué)研究和技術(shù)探索以抽氣式轉(zhuǎn)杯為主，如：劉超等[2]構(gòu)建了抽氣式轉(zhuǎn)杯紡紗通道三維氣流場(chǎng)，并通過(guò)數(shù)值模擬對(duì)U型凝聚槽和V型凝聚槽的流場(chǎng)特性進(jìn)行了分析比較;張奇等[3]通過(guò)二維流場(chǎng)數(shù)值模擬，分析了抽氣式轉(zhuǎn)杯內(nèi)部氣流流動(dòng)特征，驗(yàn)證了纖維在紡紗通道內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì);武傳宇等[4]以RFRS10型紡紗機(jī)為依據(jù)，構(gòu)建了抽氣式轉(zhuǎn)杯紡紗通道三維流場(chǎng)模型，并研究了滑移面角度對(duì)氣流場(chǎng)的影響。相比之下，鮮有見到針對(duì)自排風(fēng)式轉(zhuǎn)杯氣流場(chǎng)模擬研究的相關(guān)文獻(xiàn)。本文通過(guò)綜合運(yùn)用氣流紡紗工藝原理、流體動(dòng)力學(xué)理論、三維特征建模及現(xiàn)代CFD技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)了自排風(fēng)式轉(zhuǎn)杯紡紗通道氣流場(chǎng)構(gòu)建和數(shù)值模擬，對(duì)于該型轉(zhuǎn)杯氣流紡紗機(jī)理研究具有重要參考價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

1負(fù)壓的形成

不同于抽氣式轉(zhuǎn)杯依靠外置風(fēng)機(jī)形成負(fù)壓，自排風(fēng)式轉(zhuǎn)杯在底側(cè)部設(shè)有8個(gè)等距通孔，如圖1所示，其紡紗通道結(jié)構(gòu)主要由輸纖管道、轉(zhuǎn)杯、引紗管、杯蓋、隔離盤等構(gòu)成。在輸纖成紗過(guò)程中，轉(zhuǎn)杯通過(guò)高速回轉(zhuǎn)產(chǎn)生持續(xù)離心力，杯內(nèi)氣流在離心力作用下從排氣孔排出，從而使紡紗通道內(nèi)域產(chǎn)生真空度形成負(fù)壓[5]。與此同時(shí)，外部氣流在負(fù)壓吸力作用下從輸纖管道和引紗管補(bǔ)進(jìn)轉(zhuǎn)杯內(nèi)腔，并將纖維流和種子紗吸入轉(zhuǎn)杯進(jìn)行紡紗作業(yè)。

2紡紗通道流域模型

2.1幾何建模與網(wǎng)格劃分

以某型自排風(fēng)式轉(zhuǎn)杯為參考，對(duì)其紡紗通道進(jìn)行功能劃分和結(jié)構(gòu)分析，在SolidWorks平臺(tái)上建立基于幾何特征的三維CAD模型。轉(zhuǎn)杯滑移面角度為22°，輸纖管道傾角為35°，凝聚槽類型為V型，杯底側(cè)部8個(gè)排氣孔沿圓周方向均布。通過(guò)數(shù)據(jù)接口程序?qū)⑷S幾何模型導(dǎo)入ICEM CFD進(jìn)行編輯、修正和拓?fù)渲貥?gòu)。為便于紡紗通道內(nèi)流域壁面構(gòu)建和網(wǎng)格劃分，對(duì)幾何模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，忽略隔離盤及局部細(xì)小特征影響。

考慮到紡紗通道結(jié)構(gòu)復(fù)雜、氣流多變，采用拓?fù)涓鼮殪`活的非結(jié)構(gòu)性四面體混合網(wǎng)格（Tetra/Mied）對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)離散，構(gòu)建如圖2所示流體計(jì)算域網(wǎng)格模型。為保證數(shù)值模擬精度和結(jié)果可靠性，根據(jù)紡紗通道內(nèi)部功能分區(qū)和氣流場(chǎng)狀態(tài)，分別對(duì)轉(zhuǎn)杯、輸纖管道、杯蓋、引紗管、進(jìn)出口面及流體域的網(wǎng)格大小進(jìn)行獨(dú)立控制，并在凝聚槽、氣流進(jìn)出口面等關(guān)鍵流域細(xì)化局部網(wǎng)格。在整個(gè)紡紗通道流域內(nèi)，ICEM CFD網(wǎng)格劃分共產(chǎn)生3418481個(gè)單元和588732個(gè)節(jié)點(diǎn)。

2.2邊界條件設(shè)置

根據(jù)自排風(fēng)式轉(zhuǎn)杯紡紗工藝要求，在FLUENT環(huán)境下定義紡紗通道流場(chǎng)邊界條件。設(shè)定重力加速度（-9.8 m/s2）沿轉(zhuǎn)杯中心軸線向下，紡紗車間操作環(huán)境定義為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（101325 Pa）。將轉(zhuǎn)杯、排氣孔與氣流接觸區(qū)設(shè)定為旋轉(zhuǎn)壁面，并定義相

對(duì)轉(zhuǎn)速為65000 r/min，旋轉(zhuǎn)方向沿轉(zhuǎn)杯中心軸線向上;將輸纖管道內(nèi)壁面、引紗管內(nèi)壁面以及杯蓋內(nèi)壁面設(shè)定為無(wú)滑移靜止壁面;為方便CFDPost后處理，在引紗管氣流出口和輸纖管道氣流出口處分別設(shè)定過(guò)渡面（interior），由此將紡紗通道內(nèi)流域劃分為3部分，即輸纖管道流域、引紗管流域和轉(zhuǎn)杯內(nèi)腔流域。

為保證紡紗通道內(nèi)部氣流平衡，須使輸纖管道氣流速度大于分梳輥表面纖維輸送速度。將輸纖管道氣流入口定義為質(zhì)量流量進(jìn)口（massflowinlet），當(dāng)分梳輥轉(zhuǎn)速為9000 r/min時(shí)，在其表面產(chǎn)生輸送纖維的氣流速度為1800 m/min[6]，因此設(shè)定輸纖管道入口氣流速度為2600 m/min，即v=46.67 m/s。輸纖管道入口截面面積s≈29.625 mm2，大氣密度ρ=1.205 kg/m3，則單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入輸纖管道的氣流質(zhì)量m=ρsv=0.00167 kg/s。將引紗管氣流入口設(shè)定為壓力入口（pressureinlet），定義相對(duì)壓力為0 Pa。

由自排風(fēng)式轉(zhuǎn)杯負(fù)壓形成機(jī)理可知，外部氣流從輸纖管道和引紗管補(bǔ)入轉(zhuǎn)杯內(nèi)腔，然后在離心力作用下通過(guò)底部8個(gè)小孔排出。由于排氣孔流域的氣流速度和壓力分布尚不清楚，所以將排氣孔出口邊界類型設(shè)定為outflow。

3流場(chǎng)殘差曲線

在超高速回轉(zhuǎn)狀態(tài)下，負(fù)壓驅(qū)動(dòng)會(huì)使紡紗通道內(nèi)部產(chǎn)生馬赫數(shù)Ma>0.3的湍流場(chǎng)[7]，所以選用FLUENT環(huán)境下的RNG kε湍流方程構(gòu)建紡紗通道單相穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)物理模型。相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)kε湍流模型，RNG kε模型考慮了流場(chǎng)的湍流旋渦和低雷諾流動(dòng)黏性，具有更高的模擬精度和可信度[8]。

通過(guò)Hybrid方法初始化紡紗通道流場(chǎng)及其邊界，并在輸纖管道、引紗管和排氣孔處設(shè)置質(zhì)量流量監(jiān)測(cè)區(qū)域。采用SIMPLE算法、標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)和二階迎風(fēng)格式進(jìn)行壓力速度耦合求解[9]，得到如圖3所示紡紗通道流場(chǎng)數(shù)值模擬殘差收斂曲線。分析圖3（a）可知，連續(xù)性殘差（continuity）曲線在將近30步迭代計(jì)算后迅速下降且變化平穩(wěn)，說(shuō)明紡紗通道進(jìn)出口氣流流動(dòng)滿足連續(xù)性方程（質(zhì)量守恒方程）。

由圖3（b）所示質(zhì)量流量差（mass flow rate）變化曲線可知，在迭代計(jì)算初期曲線振蕩明顯，說(shuō)明紡紗通道進(jìn)出口氣流質(zhì)量變化劇烈、穩(wěn)定性較差，但隨著迭代步數(shù)增加，進(jìn)出流場(chǎng)的氣流質(zhì)量逐漸趨于穩(wěn)定，即質(zhì)量流量差曲線最終收斂于一條直線。通過(guò)Report/Flux計(jì)算得到紡紗通道進(jìn)出口質(zhì)量流量差Δm=0.00094 g/s，由FLUENT質(zhì)量流量差收斂準(zhǔn)則可知，當(dāng)Δm<0.5%時(shí)迭代計(jì)算結(jié)果收斂[10]。由此可見，數(shù)值模擬結(jié)果能夠很好的滿足收斂性要求。

4數(shù)值模擬結(jié)果及分析

4.1流場(chǎng)壓力狀態(tài)

4.1.1軸向壓力場(chǎng)

軸向壓力分布會(huì)對(duì)纖維的輸送與滑移產(chǎn)生重要影響。在輸纖管道垂直截面上，管道內(nèi)部靜壓梯度十分明顯，如圖4（a）所示，靜壓壓力值從入口至出口逐段減小;總體來(lái)看，轉(zhuǎn)杯內(nèi)腔靜壓大部分介于-638～198 Pa之間，但在靠近輸纖管道氣流出口處存在部分負(fù)值靜壓區(qū)（-1474～-3147 Pa），說(shuō)明轉(zhuǎn)杯內(nèi)腔大部分流域壓力低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，有利于外部氣流順利進(jìn)入紡紗通道。與靜壓不同，腔內(nèi)動(dòng)壓從輸纖管道入口向出口逐漸增大，如圖4（b）所示，尤其在靠近氣流出口處存在明顯高壓區(qū)，最大壓力值約6953 Pa，相比之下，其它流域動(dòng)壓較小且分布平穩(wěn)（<695 Pa）。由此可見，紡紗通道內(nèi)流場(chǎng)存在明顯動(dòng)壓壓力差，可為纖維輸送和氣流進(jìn)補(bǔ)提供有效動(dòng)力。

由于輸纖管道出口來(lái)流處壓力梯度變化較大，使得引紗管垂直截面上的壓力場(chǎng)分布也受到一定影響，如圖5所示，在靠近輸纖管道氣流出口一側(cè)，靜壓和動(dòng)壓狀態(tài)相對(duì)于其它流域存在明顯突變，最大靜壓出現(xiàn)在凝聚槽邊緣區(qū)域（約2397 Pa），有利于纖維束快速進(jìn)入凝聚槽;動(dòng)壓變化約在642～3851 Pa之間，可見這一流域動(dòng)壓梯度變化較大，由此產(chǎn)生的局部壓力差對(duì)于引紗管氣流補(bǔ)入具有積極作用。

4.1.2徑向壓力場(chǎng)

纖維流進(jìn)入轉(zhuǎn)杯內(nèi)腔后，將在氣流壓力和離心力共同作用下沿滑移面進(jìn)入凝聚槽[11]。由圖6所示壓力場(chǎng)分布可知，從轉(zhuǎn)杯中心至凝聚槽邊緣，靜壓分布總體穩(wěn)定，但在臨近輸纖管道氣流出口區(qū)域存在明顯梯度變化，特別是在凝聚槽邊緣區(qū)域存在較大靜壓區(qū)，最大壓力值約4238 Pa;由于氣流黏性和離心力影響，動(dòng)壓從凝聚槽邊緣向轉(zhuǎn)杯中心區(qū)域逐漸減小，且外邊緣動(dòng)壓呈環(huán)形分布、層界清晰，壓力范圍約在744～7441 Pa之間。比較可知，外邊緣動(dòng)壓值遠(yuǎn)高于轉(zhuǎn)杯中心流域，說(shuō)明凝聚槽流域分布有較大動(dòng)壓，有助于槽內(nèi)氣流流動(dòng)和纖維凝聚。

4.2流場(chǎng)速度狀態(tài)

4.2.1速度矢量場(chǎng)

通過(guò)紡紗通道內(nèi)流域三維速度矢量場(chǎng)，可以清楚看到旋轉(zhuǎn)壁面、靜止壁面以及整個(gè)流體計(jì)算域的氣流速度分布狀態(tài)，如圖7所示。當(dāng)轉(zhuǎn)杯以65000 r/min高速回轉(zhuǎn)時(shí)，由于轉(zhuǎn)杯內(nèi)腔負(fù)壓和離心力作用，外部氣流從輸纖管道和引紗管源源不斷地進(jìn)入轉(zhuǎn)杯內(nèi)部，然后沿滑移面自上而下旋轉(zhuǎn)進(jìn)入凝聚槽，最終大部分氣流從杯底8個(gè)排氣孔排出。比較圖7（a）、圖7（b）可知，轉(zhuǎn)杯內(nèi)腔氣流流向呈旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，而且凝聚槽邊緣氣流速度明顯大于其它流域，約在101～127 m/s之間，符合自排風(fēng)式轉(zhuǎn)杯氣流流速分布特征。

在輸纖成紗過(guò)程中，紡紗通道內(nèi)部伴有連續(xù)性復(fù)雜氣流變化，特別是在輸纖管道、凝聚槽、滑移面、引紗管、排氣孔等流域，氣流速度對(duì)于纖維的輸送、滑移、凝聚及加捻成紗等至關(guān)重要[12]。通過(guò)CFDPOST后處理，獲得如圖8所示相關(guān)流域速度二維矢量場(chǎng)，分析可知，由于輸纖管道氣流出口區(qū)域被壓縮，因此進(jìn)入轉(zhuǎn)杯內(nèi)腔的氣流流速在此區(qū)域迅速增大，如圖8（a）所示，最大來(lái)流速度約81～93 m/s，同時(shí)可以清楚看到，在來(lái)流交匯處存在明顯的旋渦狀湍流速度;從引紗管進(jìn)入轉(zhuǎn)杯內(nèi)腔的氣流速度矢量場(chǎng)如圖8（b）所示，分析可知，在離心力和負(fù)壓作用下，一部分氣流匯入湍流速度場(chǎng)和凝聚槽，另一部分氣流則由排氣孔排出。

比較圖8（c）和圖8（d）可知，凝聚槽和轉(zhuǎn)杯蓋水平截面上的氣流速度矢量場(chǎng)呈旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，而且氣流轉(zhuǎn)速都是從轉(zhuǎn)杯中心向外邊緣逐漸增大，即凝聚槽和滑移面上的氣流流速高于轉(zhuǎn)杯中心區(qū)域;進(jìn)入紡紗通道的氣流最終從轉(zhuǎn)杯底部通孔排出，如圖8（e）所示，由矢量箭頭密度及流向可知，8個(gè)排氣孔內(nèi)的氣流流速分布較為均勻，孔內(nèi)最大氣流速度約33～41 m/s，可見紡紗通道排氣效能良好，對(duì)于轉(zhuǎn)杯內(nèi)腔形成穩(wěn)定負(fù)壓具有促進(jìn)作用。

4.2.2關(guān)鍵流域速度曲線

在杯內(nèi)負(fù)壓作用下，外部氣流從輸纖管道被吸入紡紗通道。在輸纖管道縱截面上作如圖9（a）所示截線F1-F2，對(duì)比圖9（b）分析可知，從輸纖管道入口（F1點(diǎn)）至出口（F2點(diǎn)）共分為4個(gè)區(qū)段，而且氣流流速沿截線F1-F2呈遞增式分布，其中，入口流速約46.4 m/s、出口流速約99.23 m/s。總體來(lái)看，輸纖管道內(nèi)部氣流速度曲線光滑、平穩(wěn)，有利于纖維束的平直輸送。

在凝聚槽水平截面上作截線N1-N2，如圖10所示，其中N2點(diǎn)位于輸纖管道氣流出口一側(cè)的凝聚槽邊緣。由氣流速度云圖可清楚看到，在N2點(diǎn)附近流域存在明顯湍流速度。為深入研究纖維流的滑移和凝聚運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用CFDPOST分別提取截線N1-N2上的氣流切向和軸向速度曲線，如圖11所示，其中，橫坐標(biāo)為端點(diǎn)N1、N2距截線N1-N2中點(diǎn)距離，即凝聚槽邊緣距轉(zhuǎn)杯中心距離。

由于輸纖管道出口流域的湍流影響，使得在靠近N2點(diǎn)附近的氣流切向速度發(fā)生較大波動(dòng)，如圖11（a）所示，符合圖10所示湍流速度場(chǎng)數(shù)值模擬預(yù)期。值得注意的是，在凝聚槽邊緣位置（即N1、N2點(diǎn)處），氣流切向速度相對(duì)較大，有利于纖維流沿凝聚槽進(jìn)行凝聚。分析截線N1-N2上的氣流軸向速度曲線可知，在-0.016～0.016 m長(zhǎng)度區(qū)間內(nèi)，氣流軸向速度非常之小（接近于0），可見在此區(qū)段內(nèi)纖維流不會(huì)沿軸向落入轉(zhuǎn)杯底部;相比之下，在靠近N1、N2兩個(gè)端點(diǎn)處，氣流軸向速度迅速增大至約80 m/s，說(shuō)明在杯體兩側(cè)區(qū)域具有較大軸向流速，有助于纖維流沿滑移面滑落至凝聚槽。

4.3氣流流線軌跡

進(jìn)入紡紗通道的氣流分為兩路，如圖12所示流線軌跡。在轉(zhuǎn)杯離心力和負(fù)壓作用下，由輸纖管道補(bǔ)進(jìn)的氣流自上而下旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，然后部分氣流從杯底排氣孔流出，如圖12（a）所示，最外層流線主要分布于旋轉(zhuǎn)壁面，不僅流線規(guī)律而且流速相對(duì)較快。由于輸纖管道出口區(qū)域湍流場(chǎng)影響，氣流流線在轉(zhuǎn)杯內(nèi)腔來(lái)流交匯處發(fā)生紊亂，與紡紗通道壓力場(chǎng)和速度場(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果一致。

相對(duì)于輸纖管道，引紗管的氣流補(bǔ)給量相對(duì)較少，如圖12（b）所示，此路氣流進(jìn)入轉(zhuǎn)杯后主要集中于凝聚槽以下區(qū)域，而且只有少量氣流進(jìn)入凝聚槽參與纖維凝聚，其余大股氣流從靠近輸纖管道出口一側(cè)的排氣孔排出，還有部分氣流進(jìn)入杯體底部作旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。由此可見，引紗管補(bǔ)給氣流對(duì)于纖維的輸送和凝聚影響較小，其主要功用是平衡紡紗通道內(nèi)流場(chǎng)氣流密度，以使轉(zhuǎn)杯內(nèi)腔形成穩(wěn)定負(fù)壓。

5結(jié)論

采用流體動(dòng)力學(xué)技術(shù)對(duì)自排風(fēng)式轉(zhuǎn)杯氣流紡紗的紡紗通道流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，得到主要模擬結(jié)果如下：

a）輸纖管道內(nèi)部存在明顯壓力梯度，從管道入口至出口，靜壓逐段減小、動(dòng)壓逐段增大，氣流出口處最大動(dòng)壓值約6953 Pa;相對(duì)于轉(zhuǎn)杯內(nèi)腔其它流域，靠近輸纖管道出口流域的壓力場(chǎng)變化更為劇烈;凝聚槽水平截面上的靜壓分布相對(duì)均勻，動(dòng)壓由轉(zhuǎn)杯中心區(qū)域向凝聚槽邊緣逐漸增大，最大動(dòng)壓值約7441 Pa。

b）氣流在轉(zhuǎn)杯內(nèi)腔自上而下呈旋轉(zhuǎn)流動(dòng)狀態(tài)，凝聚槽一周流域的氣流流速明顯較大，約在101～127 m/s之間;在輸纖管道出口來(lái)流交匯區(qū)域存在旋渦狀湍流速度，最大湍流速度約93 m/s;8個(gè)排氣孔內(nèi)的氣流速度矢量場(chǎng)分布較為均勻，最大排氣流速約33～41 m/s;氣流速度從輸纖管道入口至出口呈遞增式分布，出口處最大氣流流速約99.23 m/s;在凝聚槽邊緣流域，氣流軸向速度和切向速度明顯較大，有利于纖維流的滑移和凝聚。

c）從氣流流線軌跡來(lái)看，進(jìn)出紡紗通道的氣流可分為兩路。由輸纖管道補(bǔ)進(jìn)的氣流流向規(guī)律、軌跡清晰，整體流線輪廓呈旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，對(duì)于纖維的輸送、滑移和凝聚起主導(dǎo)作用;相比之下，由引紗管進(jìn)入轉(zhuǎn)杯內(nèi)腔的氣流相對(duì)較少，而且只有少量氣流參與纖維凝聚，其余氣流則主要用于平衡轉(zhuǎn)杯內(nèi)腔負(fù)壓。

d）在實(shí)際紡紗工況下，為避免來(lái)流交匯區(qū)域出現(xiàn)過(guò)大湍流場(chǎng)、降低紡紗氣流損耗，建議適當(dāng)減小輸纖管道進(jìn)出口壓縮比，使紡紗通道內(nèi)部氣流更為集中的參與纖維流輸送，從而增強(qiáng)轉(zhuǎn)杯內(nèi)部關(guān)鍵流域的速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)強(qiáng)度，提高纖維輸送效率和成紗質(zhì)量。

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收稿日期：20210419網(wǎng)絡(luò)出版日期：20210826

基金項(xiàng)目：陜西省教育廳科研計(jì)劃項(xiàng)目（15JK2177）;西京學(xué)院高層次人才專項(xiàng)基金資助項(xiàng)目（XJ20B09）;西京學(xué)院橫向課題資助項(xiàng)目（1815358）

作者簡(jiǎn)介：邱海飛（1983-），男，陜西西安人，副教授，碩士，主要從事機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與開發(fā)、機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方面的研究。