三椭圆孔阵列辅助喷嘴引纬合成流场与气动噪声特性
喷气织机具有高速、幅宽长和产品适应性广等特点，已被广泛使用，喷气织机的引纬系统由主喷嘴、辅助喷嘴加异形筘组成，其中辅助喷嘴是核心部件，决定了引纬速度、稳定性及整机能耗。因此，课题旨在设计新型的多孔阵列式辅助喷嘴，基于计算流体动力学理论，数值仿真辅助喷嘴射流与异形筘合成流场稳态及非定常流动特性，继而设计了实验装置验证了数值模拟的正确性。最后，基于气动声学理论，研究了辅助喷嘴射流对外辐射的气动噪声特性。本文研究内容如下: (1)以单圆孔辅助喷嘴(S1)为原型，设计了两种三椭圆孔阵列式辅助喷嘴(M1和M2),建立了S1、M1和M2型号辅助喷嘴的流体动力学模型，基于雷诺时均方程(ReynoldsAverageNavier-Stokes)数值模拟得到了辅助喷嘴自由射流的稳态流场分布，并通过实验验证了数值模拟的正确性。分析了三种孔型辅助喷嘴射流速度分布，结果表明:设计的M2号辅助喷嘴射流沿纬纱飞行中轴线速度衰减最慢，引纬稳定性最好。 (2)继续以S1,M1和M2三种型号辅助喷嘴为对象，基于大涡模拟(LargeEddySimulation)结合亚格子应力模型，数值模拟三种型号辅助喷嘴射流非定常流动特征，模型模拟引纬气流瞬态流场，分析了三种辅助喷嘴在不同时刻不同轴向的瞬时速度波动情况、不同时刻的湍涡演化和脱落过程，揭示了相同气流出口面积下不同辅助喷嘴结构对气流速度衰减的影响。 (3)分别基于宽频噪声模型(BroadbandNoiseSources)和声比拟模型(TheFfowcsWilliamsandHawkings)模拟引纬气流声场变化情况，对比实验测试数据，研究不同类型辅助喷嘴的气流噪声在异形筘中的衰减情况，以及不同时间下湍涡、湍动能的变化与声功率级的再三维空间中的分布情况，得到综合性能更优的辅助喷嘴。取主喷嘴中轴线(A1)与第一辅助喷嘴气流出口中轴线(A2)上的速度、声功率级与不同截面上流场参数作为监测对象。结果表明，相较于单圆孔辅助喷嘴，阵列式辅助喷嘴的气流集束性更好，合适的阵列排布方法可以提高引纬速度、减少湍涡、降低近外壁区噪声，可以达到绿色纺织的目的。 本课题的研究成果，对于优化设计辅助喷嘴，提高辅助喷嘴引纬速度的同时，降低耗气量和噪声，具有重要参考价值和广泛的工程应用背景。
喷气织机;辅助喷嘴;大涡模拟;气动噪声
武汉纺织大学
硕士
机械工程
沈敏
2023
中文
TS103.337.1
2023-08-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）