为提高纯气动毛边折入装置的折入效率以及稳定性,对纯气动毛边折入装置的折入机制进行研究,建立纯气动折入装置二维纱线-气流场流固耦合模型,对不同长度的纱线线头整个折入过程进行流固耦合仿真。对比实验中不同长度的纱线线头最终的折入状态,分析纱线与斜吹、折入气流场之间的相互作用以及纱线在该气流场中的运动规律。在仿真模拟中,斜吹气流作用在纱线线头上时,驱使线头向-y方向移动;当纱线线头弯曲到一定程度时,开启折入气流,关闭斜吹气流,使纱线头端开始向-x方向移动,并完成折入过程;随着长度的减小,纱线线头折入难度逐步加大。结果表明:在空间异向射流气流场的作用下,长度为10 mm的纱线可在5.7 ms内完成折入过程,可用于转速为800 r/min的无梭织机的光边处理。

为改进气动折入边装置的结构设计,提高纱线的折入效率和稳定性,采用数值模拟和实验相结合的方法,探究纱线初始位置对纱线折入的影响机制。基于单向流固弱耦合算法提出了适用于模拟纱线从斜吹到折入行为的数值模型,探究一端固定另一端自由的单根纱线在不同初始位置先后受斜吹和折入气流作用的运动规律。搭建可视化实验平台,通过高速摄像机记录纱线的运动行为。通过数值模拟结果和实验数据进行比较,验证了单向流固弱耦合算法的准确性。结果表明纱线折入所需的时间和伸长量与其初始位置有关,折入效果与其初始纵坐标有关;不同初始位置的纱线均能在7.425 ms内完成折入。

为优化无梭织造中纬纱气动折入装置喷嘴的设计,针对纱线线头进行气动折入时运动稳定性不高的问题,通过有限元分析软件建立二维流固耦合模型来研究纱线在不同角度气流作用下的运动规律。采用高速摄像机拍摄气动折入装置中纱线在不同工况下的运动状况,并与二维流固耦合仿真结果相验证。在仿真过程中,纱线固定端位于坐标原点,其初始位置处于X轴正方向。纱线自由端在斜吹气流作用下绕原点向Y轴负方向运动;当纱线运动至接近与Y轴平行时,斜吹气流关闭,折入气流打开并作用在纱线上使其继续运动至完成折入。研究结果表明:斜吹气流角度为90°、60°、45°、30°时,纱线均能在3.98 ms内完成折入动作;不同入射角度的斜吹气流对纱线折入稳定性有显著的影响;入射角度为45°的斜吹气流最为优异,大大提高了纱线折入稳定性。