[发明专利]基于Fluent软件对网眼罗拉紧密纺气流挡板位置优化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及本发明涉及到纺织技术领域中网眼罗拉紧密纺中使用的气流挡板，具体是一种基于Fluent软件对网眼罗拉紧密纺气流挡板位置优化的方法。

背景技术

网眼罗拉紧密纺系统是指利用负压气流将牵伸后的纤维须条横向收缩、聚拢和紧密，使须条边缘的纤维有效地向纱干中心集聚，最大限度地减少加捻三角区，从而大幅度减少纱线毛羽，提高纤维利用系数和成纱强力的一种紧密纺系统。因此对气流集聚的效果进行研究改造和理论分析是网眼罗拉紧密纺技术研究的一个十分重要的方向。

气流挡板的作用是使气流主要从两侧聚集纤维，可防止单纤维由于扩散而没有集聚进纱体中。保证了各纤维以平行的状态实现完美的聚集，纤维在到达握持钳口时，须条的宽度更窄，可以更大程度地缩小纺纱三角区。

Fluent软件正是基于计算流体动力学方法的求解流动与传热问题的通用软件，采用Fluent数值仿真法，在计算机上完成数值仿真计算过程，通过这种数值仿真，可以得到极其复杂问题的流场各个位置的基本物理量(如速度、压力、温度、浓度等)的分布以及这些物理量随时间的变化情况，可以形象、直观地对气流分布做出分析和评价。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于Fluent的方法对网眼罗拉紧密纺气流挡板位置进行优化设计，该技术能够有效地研究挡板位置对集聚效果的影响，为进一步降低负压能耗，改善纱线质量以及设计更加合理的紧密纺系统提供理论依据。

本发明为解决技术问题采用的技术方案是：

一种基于Fluent软件对网眼罗拉紧密纺气流挡板位置优化的方法，其特征在于：所述基于Fluent软件对网眼罗拉紧密纺气流挡板位置优化的方法，优化气流挡板位置的过程主要步骤如下：

(1)计算模型的建立：使用AutoCAD软件建立网眼罗拉紧密纺加装气流挡板集聚区域的物理模型，在确定控制方程之前，做如下假设：(1)假定集聚区域内的气流为粘性、不可压缩气流，可忽略由流体粘性力做工所引起的耗散热(2)流动的紊流粘性具有各向同性，紊流粘性系数作为标量处理(3)流动为稳态紊流，满足Boussinesq假设。

考虑为不可压缩气流流动问题，基本方程为Reynolds方程，紊流模型采用k-ε双方程模型。

(2)数值仿真：利用Gambit软件绘制计算网格，采用非结构化网格，划分网格主要采用四边形网格元素组成，在指定的地方采用三角形网格元素，划分为467423个计算单元数。设置Fluent软件采用单精度隐式分离三维稳定流求解器，运用基于面积单元的梯度选项；离散格式为一阶迎风方式；用SIMPLE算法解决压力与速度的耦合问题；接口粘度系数与密度取相邻节点的算术平均值；工作环境为1个标准大气压，不记重力加速度。

集聚过程中须条的体积远小于集聚区域的体积，须条对气流的干扰作用很小，因此流场模拟中忽略了须条的影响，同时简化了气流导向装置。

附图说明

图1为本发明的基于Fluent气流挡板位置优化设计流程示意图

图2为本发明的气流挡板物理模型示意图。

图中：1-建立物理模型，2-建立数学模型，3-数值仿真，4-后处理。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1所示，一种基于Fluent软件对气流挡板位置优化的方法，优化的过程主要步骤如下：

计算模型的建立：使用AutoCAD软件建立网眼罗拉紧密纺加装气流挡板集聚区域的物理模型，在确定控制方程之前，做如下假设：(1)假定集聚区域内的气流为粘性、不可压缩气流，可忽略由流体粘性力做工所引起的耗散热(2)流动的紊流粘性具有各向同性，紊流粘性系数作为标量处理(3)流动为稳态紊流，满足Boussinesq假设。

考虑为不可压缩气流流动问题，基本方程为Reynolds方程，紊流模型采用k-ε双方程模型。

数值仿真：利用Gambit软件绘制计算网格，采用非结构化网格，划分网格主要采用四边形网格元素组成，在指定的地方采用三角形网格元素，划分为467423个计算单元数。设置Fluent软件采用单精度隐式分离三维稳定流求解器，运用基于面积单元的梯度选项；离散格式为一阶迎风方式；用SIMPLE算法解决压力与速度的耦合问题；接口粘度系数与密度取相邻节点的算术平均值；工作环境为1个标准大气压，不记重力加速度。

后处理分析：通过建立计算流体动力学模型，利用CFD软件Fluent对三维流场区域进行数值仿真与分析，为进一步降低负压能耗，改善纱线质量以及设计更加合理的紧密纺系统提供理论依据。