喷气涡流纺纱是通过喷嘴上开设的喷孔喷出作用于纤维的高速气流进而将纤维加捻成纱。在喷嘴内部纤维运动规律复杂,涉及纤维-气流两相耦合。本文旨在对喷嘴内的旋转气流进行运动特性研究,对纤维在旋转气流作用下的运动规律进行研究。主要内容为:采取数值模拟结合实验的方法对喷嘴中空心锭结构参数对流场分布特性的影响规律进行研究,基于MVS861型喷气涡流纺纱机喷嘴结构建立了流体动力学模型,利用FLUENT研究了喷嘴内部气流场的运动规律;在空心锭截面中心开设呈环形阵列的斜孔,对空心锭斜孔排数、角度对流场分布规律进行了研究;在ADINA中建立了二维喷嘴模型,研究了在不同喷嘴压力入口参数和不同空心锭斜孔参数条件下的纤维运动规律。喷嘴由透明有机玻璃材料加工并搭建了喷嘴实验,研究了空心锭位置和喷孔数量对纤维在气流场中的运动形态的影响。得出以下结论:1.压缩空气会在喷孔出口处以斜向切入的方式进入加捻腔内部,随后气流呈现螺旋式回转运动并慢慢向空心锭出口流动,在这一过程中还伴随着流场流速的减弱。气流在喷嘴内达到稳态时其各项特性曲线均对称分布于模型的中心轴线,其中静压分布曲线在空心锭入口处存在负值,这会将纤维束吸入其内部通道形成芯纤维。2.分析在空心锭上添加斜孔时的各个速度分量的分布,发现斜孔的存在并不会影响三个速度分量的分布规律,即斜孔不会影响纤维的加捻,且存在以下作用:研究中心轴线上的轴向速度分布曲线,发现空心锭出口的轴向速度显著增加且能够缓和轴向速度减小的趋势,这样有利于纤维保持更高的速度增加其扭转效果进而增加纤维间的抱合。3.空心锭上开设的斜孔会对喷嘴加捻腔的纤维入口处的轴向速度起到一定的影响。在保持喷嘴压力入口参数不变的情况下,当增加空心锭上开设的斜孔角度时,纤维入口平面上中心点的轴向速度会由20o时的7.8 m/s增大到40o时的8.9 m/s,随之又减小到50o时的8.3 m/s。4.将ADINA中建立的模型以压力入口为条件进行计算,当气流从喷孔逐渐进入喷嘴内部时内部压力分布会出现不对称现象,而此时纤维开始出现摆动,此后纤维以波浪式向出口运动。随着喷嘴入口压力的增加,纤维在流场中的摆动幅度略有增加,摆动频率变快,摆动周期缩短。5.在ADINA模型中的空心锭结构上开设斜孔,在流场流动过程发现斜孔的存在会使纱线通道中的气流向内或向外流动,这样就存在流体对纤维的二次作用,进而影响纤维的运动状态。综合分析纤维的运动状态和速度曲线,得到斜孔角度会对纤维运动产生一定的影响,随着角度的增加纤维运动变快,斜孔角度在40°纤维运动最为剧烈。6.通过搭建喷嘴实验来验证纤维在加捻腔内的运动状态,可得:在切向高速气流的作用下,进入加捻腔内的纤维会绕喷嘴中心轴线呈回转运动,在靠近空心锭时纤维会紧贴其外圆锥面上同时绕其中心轴线作旋转包缠运动。喷孔数为4、空心锭距喷孔出口为10mm纤维做回转运动最为明显。通过研究空心锭对气流场和纤维运动的影响能为进一步研究喷气涡流纺成纱规律提供一定的理论参考。