基于ANSYS CFX的网络喷嘴内部流场计算.pdf
《基于ANSYS CFX的网络喷嘴内部流场计算.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于ANSYS CFX的网络喷嘴内部流场计算.pdf(5页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第3 0 卷第2 期 2 0 0 9 年2 月 纺织学报 J o u r n a lo fT e x t i l eR e s e a r c h V 0 1 3 0N o 2 F e b 2 0 0 9 文章编号:0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 9 ) 0 2 0 1 0 4 0 5 基于A N S Y SC F X的网络喷嘴内部流场计算 邱华1 ,牟俊玲1 ,徐燃霞2 ,葛明桥1 ,苑志博1 ( 1 生态纺织教育部重点实验室( 江南大学) ,江苏无锡2 1 4 1 2 2 ;2 无锡出入境检验检疫局,江苏无锡2 1 4 0 0 0 ) 摘要为设计性能优良的用于化纤长丝网络加
2、工的网络器,采用商业计算流体力学软件A N S Y SC F X 对网络器丝 道内的可压缩流体进行模拟,并将模拟结果和以往的实验数据进行比较。结果表明,除了少数几个点外,计算结果 和实验结果具有较好的一致性。此外,通过考察丝道纵向截面上的速度矢量的分布,认为丝道纵向截面上对称旋 涡的分布有利于网络结的形成;通过考察横向截面上速度矢量分布,认为在较大的张力条件下,网络结不易形成; 丝道中心处速度的大小决定了化纤长丝的开松程度。 关键词网络加工;丝道;流体计算;网络器性能 中图分类号:“ I S1 0 1 2文献标志码:A C o m p u t a t i o no ff l o wp a t
3、t e r n si n s i d ei n t e r l a c e rj e tb a s e do nA N S Y SC F X Q I UH u a l ,M O UJ u n l i n 9 1 ,X UR a n x i a 2 ,G EM i n g q i a 0 1 ,Y U A NZ h i b 0 1 ( 1 K e yL a b o r a t o r y 矿E c o T e x t i l e s ( J i a n g n a nU n i v e r s i t y ) ,l 哦n i s t r yo fE d u c a t i o n ,W u x
4、i , a n g s u2 1 4 1 2 2 ,C h i n a ; 2 W u x iE n t r y - E x i tI n s p e c t i o na n dQ u a r a n t i n eB u r e a u ,W u x i ,J i a n g s u2 1 4 0 0 0 ,C h i n a ) A b s t r a c tF o re f f i c i e n t l yd e s i g n i n gh i g hp e r f o r m a n c ei n t e d a c e rj e tw h i c hw a su s e df
5、o rf i l a m e n t si n t e r l a c i n g , t h i sp a p e rs i m u l a t e dc o m p r e s s i b l ea i r f l o wi n s i d ey a r nd u c tw i t hc o m m e r c i a lC F Ds o f t w a r eA N S Y SC F Xa n dt h e n c o m p a r e dt h e r e s u l t sw i t ht h ef o r m e re x p e r i m e n t a lr e s u l
6、 t s I tc a l lb es e e nt h a tt h es i m u l a t e dr e s u l t sh a sg o o d a g r e e m e n tw i t ht h ee x p e r i m e n t a lo n e se x c e p tf o rf e wp o i n t s F u r t h e r m o r e ,t h ed i s t r i b u t i o n so fa i r f l o wv e l o c i t y o nc r o s s s e c t i o n o fy a md u c ts
7、 h o wt h a ts y m m e t r i ce d d yh e l pt op r o d u c et a n g l i n gp a r t s ;t h ed i s t r i b u t i o n so f a i r f l o wv e l o c i t yo nl e n g t h w i s e s e c t i o ns h o wt h a tt a n g l i n gp a r t sa r ed i f f i c u l tt ob ep r o d u c e di nh i g h e ry a r nt e n s i o n
8、a n dt h er a d i a ld i r e c t i o nv e l o c i t yi nt h ev i c i n i t yo fy a md u c tc e n t e rd e c i d e st h eo p e n i n go ff i l a m e n t s K e yw o r d si n t e d a c i n g ;y a md u c t ;f l u i dc o m p u t a t i o n ;i n t e r l a c e rp e r f o r m a n c e 网络器也称网络喷嘴,是利用压缩空气来提高 松散化
9、纤长丝抱合力的一种装置。高速压缩气流在 丝道内的分布决定了长丝在其内部的运动方式及网 络结的形成,也就决定了该网络器的性能,因此,研 究流体在丝道内的分布,对于设计性能优良的网络 器有重要的意义。 研究网络器内部流体的分布主要有2 种方法: 实验方法【l q l 和数值模拟方法b 。】。I e m o t o 等通过 实验的方法测量了丝道壁面的静压和丝道壁面附近 的动压,此后,他们测量了4 1 个网络器丝道壁面 的静压来分析丝道的直径和长度对网络加工的影 响旧1 。在研究中,比托管被用来测量流体的静压和 动压,并用全息照相的方法获得丝道内部特定截面 上流体密度梯度的分布。 M u r a k
10、a m i 等模拟了丝道壁面的静压并和实验值 进行了比较,认为丝道内部的流体为不可压缩气 体b 】。在其后续的研究中,丝道内部的流体被看作 是可压缩气体,并用商业软件F I D A P 对流体的分布 特征进行了数值模拟H 1 。模拟的结果和实验的结果 有较大的误差,尤其当入口气压1 0 5M P a ( 表压) 。 该差异可能是因模拟所用的网格数目不能满足精确 计算的要求。 本文用商业软件A N S Y SC F X 对丝道内流体的 特征进行了数值模拟,并和实验结果怛。进行对比,目 的是找到一种有效模拟网络器内部流体特征的方 法,从而有效地设计出性能优异的网络器。 收稿日期:2 0 0 8 0
11、 4 0 7 修回日期:2 0 0 8 0 9 2 8 作者简介:邱华( 1 9 r 7 4 一) ,男,副教授,博士。研究方向为化纤长丝网络加工和新型纺织材料。E - m a i l :f u k u i 2 0 f f 7 g m a i l c o m 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第2 期邱华等:基于A N S Y SC F X 的网络喷嘴内部流场计算 1 0 5 1A N S Y SC F X 介绍 A N S Y SC F X 是
12、用于流体计算的商业软件,可以 用于亚音速、跨音速和超音速流体的数值模拟 。 A N S Y SC F X 由4 个模块组成:W o r k b e n c h 用来建模, C F X m e s h 可以生成计算网格,C F X s o l v e r 是进行流 体计算的模块,后处理在C F X p o s t 模块中进行。 该软件采用有限体积的方法进行离散,采用的 紊流模型是标准k e ,所用的控制方程n 1 如下。 连续方程: 警+ V ( 1 D u ) = 0 ( 1 ) 动量方程( 非稳态N a v i e r - S t o k e s 方程) : 警+ V ( 1 D , u )
13、 一V ( 产硪v v ) = 一V p7 + V ( P 毋v v ) 7 ( 2 ) 能量方程: 掣一挈+ v ( p V h 。) : 再一一否苦+ V 。 “J 2 V ( A V r ) + V ( 【厂r ) + U S M + S E( 3 ) 状态方程: P + p 。= p R T ( 4 ) k e 方程: 掣一( p v k ) = V + 鲁川+ P I l D E( 5 ) 掣一( 删= V + 等川+ ( c 。P 。一c E :P e ) ( 6 ) 式中:J D 为密度;t 为时间;U 为流体速度矢量;P 毋 为等效黏度;P 7 为修正压强;h 。为总焓;P 为
14、静压 ( 表压) ;A 为导热系数;T 为绝对温度;r 为应力; S M 为动量源;S 。为能量源;p 。为大气压强;R 为 普适气体常数;k 为湍流动能;z 为黏性系数;卢, 为湍流黏性系数;吼、d 。、e 。、C 。:为常量;P 。为剪切 湍动能;为紊流耗散率。 2 数值模拟 2 1 计算模型的建立 本文模拟了3 个不同丝道直径网络器内部的气 流分布。图1 示出网络器模型。图中:气道直径 d 。= 7 5m m ;气道长度k = 1 4m m ;Z d 为丝道长度; d 为丝道直径。各种网络器的尺寸见表1 。 图1 网络器模型 F i g 1 M o d e lo fi n t e r l
15、 a e e r 表1 网络器的尺寸 T a b 1D i m e n s i o n so fi n t e r l a c e r s 注:心= d d 。o 为了精确设置边界条件,用于计算的模型在丝 道的两端各增加了1 个圆柱形的外气区域,该区域 的长度和直径分别是丝道直径的2 0 倍和5 倍。由 于流体区域存在对称面,为节约计算时间,用于计算 的区域为原网络器的一半。 2 2 初始条件的计算与设置 大气压强为0 1 0 13M P a ,大气温度为2 9 3K 时, 当储气罐内空气的压强P 。= 0 。2M P a ( 表压) , ( 0 1 0 13 + 0 2 ) 0 1 0 13
16、 0 5 2 8 ,气流在网络器气道 的人口处发生阻塞,因此,通过下式可以得到P 。= 0 2M P a 时入口处气流的温度F 压强P 抽和速度 移i n 【8 。 T i 。= 0 8 3 3 2 9 3 = 2 4 4 0 6 90K P i n = 0 5 2 8 0 3 0 13 = 0 1 5 91M P a t J i n = y R T i 。= 1 4 2 8 7 2 4 4 0 6 90 = 3 1 3 1 5 60r r d s 式中:7 为比热容,对于理想气体,y = 1 4 ;R 是普适 气体常数,其值为2 8 7m 2 ( s 2 K ) 。 丝道内化纤长丝的质量较小
17、,对压缩流体的运 动影响很小,因此在数值模拟中,假设丝道中只有压 缩空气。此外,网络结在很短的时间内完成,可以认 为丝道壁是绝热的。 2 3 网格的建立 A N S Y SC F X 中的C F X m e s h 可以生成高质量的 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 1 0 6 纺织学报 第3 0 卷 四面体网格。在数值模拟过程中,网格数过少会影 响计算结果的精确性,网格数过多会超出计算机的 计算能力和增加计算的时间,因此,可由计算结果的 稳定性来确
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于ANSYS CFX的网络喷嘴内部流场计算 基于 ANSYS CFX 网络 喷嘴 内部 计算
链接地址:https://www.31doc.com/p-3704114.html