喷气涡流纺(Vortex Spinning)的工作原理是借助喷嘴对气流进行加速从而在加捻器中形成高速回旋的气流场,进而对送入的纤维进行加捻,由于不需要高速转动机械构件,被认为是最好的纺纱方式。目前国内对喷气涡流纺的研究主要存在在以下两方面问题:一方面,国产喷气涡流纺设备与国际先进设备还存在比较大的差距,依然严重依赖进口;另一方面,到目前为止尚未形成完善的理论体系,尚未掌握相关的核心技术。其主要原因是对喷气涡流纺纱机加捻器中的各工艺参数对气流场的影响,对纤维在气流场运动规律的影响等方面所做的研究较少。本文结合陈洪立导师的国家自然科学基金项目(5 1 2 0 5 3 6 3),通过使用高倍光学显微镜(K E Y E N C E V H X-2 0 0 0)对棉纤维的微观结构特征进行分析,研究得出棉纤维主要结构特点是:未扭转处是扁平带状,扭转处是C形管状结构。对随机获得的纤维进行的测量与统计,其结果显示:在所研究的纤维总长度中,C形管状结构约占7 0%,扁平带状结构约占3 0%。分析了空气与纤维相互作用问题中棉纤维的拉伸、扭转、弯曲、塑性以及摩擦性等力学特征,综合实验统计的数据和理论分析的结果,建立了一种双层多节细长棒式的棉纤维结构模型,推导建立了该结构模型的力学特征系数。该纤维模型具有全面的力学特性,旨在为纤维在气流场中的运动研究提供了理论参考。本文以MurataNo.861型号喷气涡流纺纱机中的加捻器作为研究对象,基于其加捻成纱的机理,对涡流室中气体的流动特征进行研究。应用S o l i d W o r k s 2 0 1 3软件对喷气涡流纺加捻器中的空气流域进行三维建模,然后导入到G a m b i t软件进行网格划分,最后使用F l u e n t软件对该气流场进行模拟研究。对气流场的速度和压力分布情况进行分析,得出加捻器气流场在入射气流的作用下形成了一个强旋的气流场,并且气流速度在涡流场中有明显的衰减过程。气流场的速度分布情况可以概括为:上高下低,外高内低。研究加捻器结构参数变化对该气流场的影响,结果表明:当喷孔入射角度从2 0度到4 0度变大时,在涡流室内的气流场的速度增大比较明显;喷孔开口度从0度到2 0度时,气流场在的纱线引出口处的速度提升地最为明显,约能达到入射气流速度的3倍;涡流场的高度从1 3.5 m m到8 m m减小时,气流场的速度明显增大。旨在为喷气涡流纺的结构改进和工艺提升提供参考。