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《西安工程大学》 2017年
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基于3D打印技术的喷气织机辅助喷嘴结构优化研究

孔双祥  
【摘要】:当今喷气织机正逐渐向高速化、高入纬率、多品种适应性等方向发展。辅助喷嘴作为喷气织机的关键部件,功能是将纬纱接力送过梭口,其气耗占整机的75%左右。辅助喷嘴性能的好坏直接影响了喷气织机的工作效率和能耗。辅助喷嘴性能除了和制造工艺等有关外,其性能更多的取决于其自身的结构参数(喷孔直径、入口直径、喷孔个数、喷孔排布方式等),因此,辅助喷嘴结构优化研究对于提高其性能有着非常重要的意义。本文利用Solidworks软件建立了喷气织机辅助喷嘴三维引纬流场模型,随后使用Hypermesh软件对流场模型进行网格划分,利用gambit对网格化模型设定边界条件,利用Fluent软件完成辅助喷嘴的数值模拟分析。在相同供气压力、喷孔面积条件下,对辅助喷嘴的不同结构参数对喷射性能和耗气量的影响进行了详尽的模拟分析,并提出了辅助喷嘴综合性能评价指标,对不同类型的辅助喷嘴综合性能进行了评价对比,在此基础上得出了一些结论:1)在辅助喷嘴速度中心线上,随着距辅助喷嘴出口距离的不断增大,风速在喷嘴出口处达到最大后逐渐减小;2)中心环形分布方式的辅助喷嘴喷射性能优于环形分布的辅助喷嘴;3)相同孔数但直径大小不一样的中心环形分布的辅助喷嘴,其出口风速有随中心孔直径减小而减小的趋势;4)相同的喷孔面积条件下,耗气量随着喷孔数目增多呈现递减趋势,8K04型辅助喷嘴耗气量最低;5)7K04型辅助喷嘴综合性能最优,喷射速度高、耗气量低,适合于大多数织物高速引纬;锥形孔辅助喷嘴喷射性能最优,但耗气量高,适合于重磅织物引纬;5K03、6K05、8K04型辅助喷嘴综合性能优于单圆孔辅助喷嘴。为进一步优化辅助喷嘴结构参数,利用数值模拟技术,以耗气量、最大出口风速为优化指标,采用多指标的正交试验设计方法,通过极差分析法,研究了喷孔直径、过渡区长度、入口直径、喷射角等结构参数对辅助喷嘴耗气量、最大出口风速的影响,利用综合平衡法确定了最优结构参数组合。经仿真验证结果表明:单圆孔辅助喷嘴喷孔直径选择1.5mm,过渡区长度选择8mm,喷射角选择5°,入口直径选择3.2mm时,辅助喷嘴喷射性能最优、耗气量最少。为了利用SLS快速成形系统制作辅助喷嘴原型,对SLS快速成形工艺的制作质量进行了研究,以过度烧结深度、烧结密度和Z向尺寸偏差为优化指标,采用多指标的正交试验设计方法,通过极差分析法,研究了激光功率、预热温度、激光扫描速度、分层厚度等成形工艺参数对试件质量的影响,利用综合平衡法确定了最优工艺参数组合。试验验证结果表明:激光功率选取16W,预热温度选取98℃,激光扫描速度选取4m/s,分层厚度选取0.15mm时,试件的制作质量为最优。在该组合基础上,借助SLS快速成形机制作了实验所需的辅助喷嘴。利用YF-1050T光学影像测量仪对辅助喷嘴的制作精度进行了测量分析,结果表明其制作精度满足尺寸精度要求,可以利用SLS快速成形系统制备所需的相关辅助喷嘴。将SLS快速成形系统制作的相关辅助喷嘴在气流测试平台上进行实验,测量辅助喷嘴射流中心线上速度的分布情况,验证了数值模拟仿真的合理性。
【学位授予单位】:西安工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TS103.337.1

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