高速空気流シミュレーションを用いた高効率高性能インターレース加工プロセスの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650171
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: 家元 良幸 福井大学, 工学部, 教授 (60020244)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田上 秀一 福井大学, 工学部, 講師 (40274500)
• Keywords: インターレース加工 / 空気加工 / インターレース糸 / シミュレーション / 圧縮性流体 / TVDスキーム / 衝撃波 / 抵抗係数

Research Abstract

高効率高性能なインターレース加工プロセスを構築することを最終目的として,まず,インターレーサ内におけるフィラメント運動の計算モデルを構築することを試みた.そこで,モノフィラメントを円柱と見立て,この1本の円柱に高速の一様分布空気流を衝突させた場合の円柱まわりの流速,圧力,密度,および抵抗などをTVDスキームによりシミュレーションした.その結果,超音速一様分布空気流を衝突させた場合,円柱より上流側に離脱衝撃波が形成されるとともに,円柱表面からも斜め衝撃波が形成された.遷音速一様空気流を衝突させた場合,円柱より上流側に形成される離脱衝撃波は円柱より遠ざかった.亜音速一様分布空気流を衝突させた場合,離脱衝撃波は形成されない.円柱表面から形成される斜め衝撃波は,超音速一様分布空気流の場合に比べて円柱の上流側に移動し,かつ弱くなることが認められた.抵抗係数は流速の増加と共に増加した.形状抵抗係数は摩擦抵抗係数に比べると格段に大きいことが認められた.
また,流路中に挿入した1本の円柱に衝突する高速空気噴流による抵抗に関する実験を行い,噴流境界付近や流路壁面近傍で糸は開繊しやすいことが示唆された.
今後は,円柱を流路中に入れた,よりインターレーサ内の流れ域に近い境界条件の下で,流速,圧力,密度などや抵抗についてシミュレーションにより検討する.また,流路中に挿入した1本の円柱に作用する抵抗に関する実験結果との比較をすることにより,シミュレーション法の妥当性を確かめる.

Research Products

• [Publications] 家元良幸, 田上秀一, 中澤千波: "高速空気噴流による円柱抵抗"繊維工業研究協会報告. 11巻. 11-18 (2001)
• [Publications] 山本早俊, 家元良幸, 田上秀一: "インターレーサ内空気流の三次元数値解析"日本繊維機械学会第54回年次大会研究発表論文集. 404-4. 114-115 (2001)