臺灣博碩士論文加值系統

本研究目的在於以數值模擬方式分析FDY(Full draw Yarn)噴嘴內部流場特性，利用計算流體力學方法解析噴嘴內部三維可壓縮紊流場。本研究進行四種A、B、C、D不同型態之空氣噴嘴內部流場計算，分析不同噴嘴形態對於內部流場特性的影響，並輔以實驗數據驗證，建立高效率空氣噴嘴內部流場特性與紗支結數特性之關係式，提供空氣噴嘴對紗支結數之準確估算，並做為設計噴嘴重要參考依據。
根據實驗結果本研究發現以B、D兩型噴嘴加工之完全延伸絲的交絡特性比使用A、C兩型噴嘴加工之完全延伸絲的交絡特性為佳，而以A、C兩型噴嘴進行加工的完全延伸絲交絡特性相似，相同的特性也發生在B、D兩型噴嘴。可發現進氣管道與流道非垂直角度之空氣噴嘴對於完全延伸絲的交絡特性比進氣管道與流道垂直之空氣噴嘴具有較良好的交絡性能，因為進氣管道與流道非垂直角度之空氣噴嘴會使內部流場特性產生不對稱現象，而擴大有效交絡之範圍。

This study employs a of numerical approach to simulate the internal flow field of FDY nozzles and to correlate the interlacing characteristics of yarn processed in FDY nozzles. The three-dimensional turbulent compressible flow field inside FDY nozzles is calculated in the adopted numerical approach. Additionally the yarn interlacing characteristics of four FDY nozzles are experimentally measured. A quantitative relationship between yarn interlacing and flow field characteristics is proposed, which explains the different interlacing behaviors among four investigated FDY nozzles.

摘要 ………………………………………………………… I
Abstract...................................... II
誌謝 ………………………………………………………… III
目錄 ………………………………………………………… IV
表目錄 ………………………………………………………… VI
圖目錄 ………………………………………………………… VII
符號表 ………………………………………………………… XI
第一章 緒論………………………………………………………1
1.1前言………………………………………………… 1
1.2文獻回顧…………………………………………… 4
第二章 數學模型與數值方法……………………………………6
2.1空氣噴嘴內部流場基本假設……………………… 6
2.2控制方程式………………………………………… 7
2.3紊流模型…………………………………………… 9
2.4渦度計算……………………………………………11
2.5進氣管入口邊界條件設定………………………… 12
第三章 流場模擬計算……………………………………………14
3.1空氣噴嘴之幾何尺寸……………………………… 14
3.2計算網格劃分……………………………………… 19
3.3流場邊界條件的設定……………………………… 23
3.4數值計算方法……………………………………… 24
3.5空氣噴嘴內部流場特性分析……………………… 25
第四章 實驗分析…………………………………………………66
4.1實驗設備…………………………………………… 66
4.2實驗結果…………………………………………… 69
4.3渦度與結數計算…………………………………… 77
第五章 結論………………………………………………………81
參考文獻 ……………………………………………………………82



表目錄
表2-1 Spalart-Allmaras紊流模型中的係數參數……………......10
表3-1 A型空氣噴嘴尺寸……………………………………......15
表3-2 B型空氣噴嘴尺寸表………………………………...……16
表3-3 C型空氣噴嘴尺寸表……………………………...........…17
表3-4 D型空氣噴嘴尺寸表…………………………..............…18
表4-1 實驗條件表……………………………………….….…....66


圖目錄
圖1-1 纖維到成衣服飾流程圖………..………………..……...3
圖1-2 空氣噴嘴基本製程差異比較圖..……………………….3
圖1-3 完全延伸絲加工流程圖………………..……………….3
圖1-4 加工絲加工流程圖………………………………..…….3
圖2-1 儲存槽經過噴嘴入口示意圖….………………………..13
圖3-1 A型空氣噴嘴幾何外型尺寸示意圖……………………15
圖3-2 B型空氣噴嘴幾何外型尺寸示意圖……………………16
圖3-3 C型空氣噴嘴幾何外型尺寸示意圖……………………17
圖3-4 D型空氣噴嘴幾何外型尺寸示意圖……………………18
圖3-5 不同網格數目與有效渦度的關係圖20
圖3-6 空氣噴嘴三維網格示意圖……………………………...22
圖3-7 空氣噴嘴流場計算邊界條件示意圖…………………...23
圖3-8 進氣壓力Δp=4atm條件下空氣噴嘴中心縱切面壓力
分佈圖…………………………………………………...26
圖3-9 進氣壓力Δp=4atm條件下空氣噴嘴中心橫切面壓力
分佈圖…………………………………………………...27
圖3-10 A型噴嘴在不同進氣壓力條件下之中心縱切面壓力分
佈圖……………………………………………………...28
圖3-11 B型噴嘴在不同進氣壓力條件下之中心縱切面壓力分
佈圖……………………………………………………...29
圖3-12 C型噴嘴在不同進氣壓力條件下之中心縱切面壓力分
佈圖……………………………………………………...30
圖3-13 D型噴嘴在不同進氣壓力條件下之中心縱切面壓力分
佈圖……………………………………………………...31
圖3-14 進氣壓力Δp=4atm條件下空氣噴嘴中心縱切面溫度
分佈圖…………………………………………………...33
圖3-15 進氣壓力Δp=4atm條件下空氣噴嘴中心橫切面溫度
分佈圖…………...………………………………………34
圖3-16 A型噴嘴在不同進氣壓力條件下之中心縱切面溫度分
佈圖……………………………………………………...35
圖3-17 B型噴嘴在不同進氣壓力條件下之中心縱切面溫度分
佈圖……………………………………………………...36
圖3-18 C型噴嘴在不同進氣壓力條件下之中心縱切面溫度分
佈圖……………………………………………………...37
圖3-19 D型噴嘴在不同進氣壓力條件下之中心縱切面溫度分
佈圖……………………………………………………...38
圖3-20 進氣壓力Δp=4atm條件下空氣噴嘴中心縱切面密度
分佈圖…………………………………………………...40
圖3-21 進氣壓力Δp=4atm條件下空氣噴嘴中心橫切面密度
分佈圖…………………………………………………...41
圖3-22 A型噴嘴在不同進氣壓力條件下之中心縱切面密度分
佈圖……………………………………………………...42
圖3-23 B型噴嘴在不同進氣壓力條件下之中心縱切面密度分
佈圖……………………………………………………...43
圖3-24 C型噴嘴在不同進氣壓力條件下之中心縱切面密度分
佈圖……………………………………………………...44
圖3-25 D型噴嘴在不同進氣壓力條件下之中心縱切面密度分
佈圖……………………………………………………...45
圖3-26 進氣壓力Δp=4atm條件下空氣噴嘴中心縱切面馬赫
數分佈圖……………………………………….………..47
圖3-27 進氣壓力Δp=4atm條件下空氣噴嘴中心橫切面馬赫
數分佈圖………………………………………………...48
圖3-28 A型噴嘴在不同進氣壓力條件下之中心縱切面馬赫數
分佈圖…………………………………………………...49
圖3-29 B型噴嘴在不同進氣壓力條件下之中心縱切面馬赫數
分佈圖…………………………………………………...50
圖3-30 C型噴嘴在不同進氣壓力條件下之中心縱切面馬赫數
分佈圖…………………………………………………...51
圖3-31 D型噴嘴在不同進氣壓力條件下之中心縱切面馬赫數
分佈圖…………………………………………………...52
圖3-32 進氣壓力Δp=4atm條件下空氣噴嘴中心縱切面全速
度分佈圖………………………………………………...54
圖3-33 進氣壓力Δp=4atm條件下空氣噴嘴中心縱切面速度
向量分佈圖……………………………………………...55
圖3-34 進氣壓力Δp=4atm條件下空氣噴嘴中心橫切面全速
度分佈圖………………………………………………...56
圖3-35 進氣壓力Δp=4atm條件下空氣噴嘴中心橫切面速度
向量分佈圖……………………………………………...57
圖3-36 A型噴嘴在不同進氣壓力條件下之中心縱切面全速度
分佈圖…………………………………………………...58
圖3-37 A型噴嘴在不同進氣壓力條件下之中心縱切面速度向
量分佈圖………………………………………………...59
圖3-38 B型噴嘴在不同進氣壓力條件下之中心縱切面全速度
分佈圖…………………………………………………...60
圖3-39 B型噴嘴在不同進氣壓力條件下之中心縱切面速度向
量分佈圖………………………………………………...61
圖3-40 C型噴嘴在不同進氣壓力條件下之中心縱切面全速度
分佈圖…………………………………………………...62
圖3-41 C型噴嘴在不同進氣壓力條件下之中心縱切面速度向
量分佈圖………………………………………………...63
圖3-42 D型噴嘴在不同進氣壓力條件下之中心縱切面全速度
分佈圖…………………………………………………...64
圖3-43 D型噴嘴在不同進氣壓力條件下之中心縱切面速度向
量分佈圖………………………………………………...65
圖4-1 實驗流程圖………………………………………………66
圖4-2 噴嘴組合後實品…………………………………………67
圖4-3 實驗紡絲機台……………………………………………68
圖4-4 紗線交絡檢測設備………………………………………68
圖4-5 雷射測頭…………………………………………………68
圖4-6 量測資料點數與C1、C2關係圖………………………...71
圖4-7 不同進氣壓力條件下量測資料點數與成結數目關係圖73
圖4-8 不同數目量測資料點數之進氣壓力與成結數目關係圖75
圖4-9 不同噴嘴之進氣壓力與成結數目關係圖………………76
圖4-10 空氣噴嘴中心縱切面全速度分佈圖…………………....78
圖4-11 不同噴嘴之進氣壓力與有效渦度值關係圖…………....79
圖4-12 有效渦度值代入估算模式與實驗值比較圖………..…..80

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