气动技术被广泛地应用于纺织行业的各个领域。而气动式纱线捻接则是一项使断纱以无结方式接合的关键技术。作为一个复杂的过程,气动捻接由退捻过程和加捻过程组成。首先,在退捻腔内形成的旋转气流驱使纱线端头以螺旋方式完成纤维解捻。伴随着解捻的纤维须条以相互叠合的方式拽进加捻腔后,另一股螺旋气流将促使腔内的两束纤维须条互相包缠而形成无结头的捻成纱。因而不管是退捻过程还是加捻过程,气流对于纤维的作用效果都是决定最终捻成纱捻接质量的重要因素。因此研究退捻腔及加捻腔内气流的流动特性和最终纤维运动特性就显得更加有意义。首先,本文从无结捻成纱的市场需求和气动技术的优点出发,分析了气动捻接技术的重要性及可靠性。同时对于国内外气动捻接的研究现状如研究方向和研究方法等绪论也分别进行了阐述。并且通过研究方式的比较,本文研究的主要内容和意义也进行了总结。基于纱线捻接模型,气动捻接过程及其工作原理也得到了详细地介绍。随后,本文运用CFD软件模拟不同进气喷嘴切角β,进气喷嘴旋转角α和进气喷嘴相对退捻管的偏距e的退捻腔内的流体特性。其中切角β主要将进气喷嘴喷射出的部分轴向气流诱导为径向气流。旋转角α和偏距e共同影响着气流在退捻管壁面上的入射角并以此改变周向气流的强度。由于周向气流是影响纱线退捻效果的关键因素,因此不同旋转角和偏距下的速度环量被提取出来分析周向气流强度对于纱头退捻效果的影响。最后高速摄影仪被用来进行解捻纤维瞬态运动的可视化实验,以此验证仿真分析的结果。之后,由进气流道、加速流道、旋转流道和槽流道构成的加捻腔的流体计算域被建立出来。RNG k–ε湍流模型被运用来模拟不同进气压力下旋转流道内的气流涡旋形态。而旋转流道内的涡旋则决定了解捻纤维的包缠效果和最终捻成纱捻接质量。为了描述气流和捻接纱捻接强度的关系,捻成纱的包缠模型被提出来。最终强力测试仪被用来获得不同进气压力下的捻成纱的捻接强度来验证捻成纱强度分类的理论分析的正确性。最后为了进一步研究解捻纤维在加捻腔内的运动特性以及结头的成形机理,流场仿真及可视化实验相结合的方法被用来揭露纤维的加捻过程。整个纤维的运动过程通过高速摄影仪对特制的透明捻接设备进行捕获。湍流的数值模型用来描述加捻腔内的流场运动规律。通过比对数值结果和纤维运动的图片,纤维的运动和变形被详细地分析出来。此外叠合长度和进气压力对于包缠效果的影响也进行了讨论。同时不同进气压力及叠合长度下的可视化实验对整个的分析结果进行了了有效的验证。