旋流喷嘴是一种能够减少环锭纺纱线毛羽的装置,该装置利用内部特殊结构使通入的压缩空气产生旋转气流并作用于纱线,从而减少纱线毛羽。旋流喷嘴的内部结构决定了气流的运动状态。本课题组之前发明的旋流器是旋流喷嘴的一种,虽然在一定纺纱条件下能够降低毛羽,但是纱线强力和细度下降,因此在喷嘴内部结构上仍然需要改进。本论文所发明的旋流喷嘴是对之前旋流喷嘴的改进,研究内容主要有以下四部分:首先,本文在前期研究的基础上设计了椭圆形纱道截面的喷嘴,并对所纺纱线与之前圆形纱道喷嘴所纺纱线做了比较。结果表明:使用椭圆形纱道截面的喷嘴,在气压取0.07-0.25MPa时,纱线表面≥3mm毛羽会随着气压的增大而降低,而气压小于0.07MPa时毛羽不仅不能减少反而还会增加;纱线断裂强度则一直比普通环锭纺和圆形纱道喷嘴所纺纱低;纱线条干不匀率虽有改善,但是产生的棉结、粗节比圆形纱道喷嘴和普通环锭纺多。因此,椭圆形纱道旋流喷嘴虽然能在一定条件下减少毛羽,但是效果不如圆形纱道旋流喷嘴。其次,本文对气道与纱道所呈的角度做了优化,实验共设计了五个锐角气道喷嘴(即气道口朝向纺纱三角区,分别为40°,50°,60°,70°,80°)和五个钝角气道喷嘴(即气道口朝向导纱钩,分别为(100°,110°,120°,130°,140°),分别对所纺纱线性能与普通环锭和90°喷嘴所纺纱做了对比。结果表明:相同纺纱条件下,锐角气道喷嘴所纺纱性能总是比钝角气道喷嘴所纺纱好。在锐角气道中40°喷嘴在减少毛羽、提高断裂强度和降低条干不匀率方面都比较好,较之前的90°旋流喷嘴效果更好;在钝角气道中100°喷嘴减羽效果较好,但不如90°旋流喷嘴。所以综合比较得出气道角度为40°时更能提高纱线的性能。第三,对纱道截面形状为圆形、气道纱道夹角为40°的旋流喷嘴在环锭纺中的纺纱工艺参数进行了探讨。结果表明:气压为0.2MPa、旋流喷嘴到前钳口的距离为5.5cm、捻系数为370,锭速为8000r/min时,所纺纱线与传统环锭纺纱线相比,纱线表面3mm及以上毛羽降低了89.6%,3mm以上的毛羽数减少了100%;断裂强度提高了12.4%;条干不匀率降低了27.5%。最后,利用CFD软件对旋流喷嘴内部的气流进行了简单的数值模拟,发现当气道角度为40°时,气流全部向前钳口方向旋转流动,气流的轴向速度较大,其次为切向速度,径向速度最小,气流在各个截面上的速度大小分布也是不相同的,其中在中心截面上速度达到最大,越靠近前钳口方向速度越小。