Общая структура модели поканального послойного распределения красителя на волокне в теле паковки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Херсонский национальный технический университет

ОБЩАЯ СТРУКТУРА МОДЕЛИ ПОКАНАЛЬНОГО ПОСЛОЙНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КРАСИТЕЛЯ НА ВОЛОКНЕ В ТЕЛЕ ПАКОВКИ

Сыс Вячеслав Борисович

Доктор технических наук, профессор,

Оверко Наталья Витальевна Аспирантка

Аннотация

В статье рассмотрены подходы к исследованию процесса распределения красителя на волокне в сечении тела паковки. Сформулирована цель исследования. Представлена общая структура модели поканального послойного распределения красителя на волокне в сечении тела паковки.

Ключевые слова: тело паковки, распределение красителя, модель, ядро модели, модуль вывода.

Annotation

The overall model structure of the channelized stratified dye distribution on the fiber in the package body

V.B. Sys, N.V. Overko

The article describes the approaches to the study of the distribution of the dye on the fiber cross-sectional package body. The purpose of the study is formulated. A general model structure of the channelized stratified dye distribution on the fiber in the section of the package body is submitted.

Keywords: body package, the distribution of the dye, the model, the core of the model, the output module.

Актуальность

В текстильной промышленности наиболее энергозатратным является отделочное производство, а в последнем - пряжекрашение. Необходимость крашения пряжи в паковках обусловлена особыми полезными свойствами тканей, формируемых из заранее окрашенных нитей, например, тканей меланжевого ассортимента, махровых тканей и т.д.

Однако существующая технология и оборудование пряжекрашения, разработанные во времена, когда энергоносители были относительно недорогими, входят в противоречие с современными высокими требованиями к экономичности. В условиях кризиса проблема энергосбережения ещё более обостряется. Отсюда понятен интерес к созданию энергоэффективных технологий жидкостной обработки паковок, а также к исследованиям в этой области.

Постановка проблемы

Одним из авторов этой статьи предложена принципиально новая технологии жидкостной обработки нитей в паковках, отличительной чертой которой является обработка каждой паковки в отдельном технологическом цикле в поле центробежных сил [2]. В рамках создания научных основ этой технологии выполнено компьютерное моделирование структуры тела паковки на уровне нити и изменения её структуры в поле центробежных сил. Полученные результаты являются базовыми и позволяют перейти к завершающему этапу исследования - исследованию процесса взаимодействия обрабатывающего раствора с внутренней структурой тела паковки на уровне нити и волокна. Основная проблема реализации этого этапа состоит в высокой степени сложности объекта исследования, что требует новых решений в построении модельного представления процесса с учётом ограниченности современных вычислительных ресурсов. Другая проблема заключается в необходимости поиска новых форм представления результатов моделирования.

Анализ публикаций по теме исследований

Основу моделирования процессов в структуре тела паковки составляет алгоритм формирования структуры тела паковки в процессе наматывания, который включает алгоритм формирования структуры тела паковки на уровне нити, образующий ядро модели, и расширение ядра модели [2]. Ядро модели содержит алгоритм послойного расчета параметров межвиткового взаимодействия с учётом поперечной деформации нитей в каждом навиваемом слое [3], и алгоритм вычисления траектории точки набегания, который имитирует раскладку нити по поверхности тела паковки в процессе наматывания [4]. Расширение ядра модели включает алгоритм расчёта изменения параметров структуры тела паковки в поле центробежных сил [5] и ряд вспомогательных алгоритмов.

Все построения и результаты получены выше для плоского радиально-осевого сечения тела паковки. В связи с переходом к решению более сложной задачи моделирования процесса взаимодействия обрабатывающего раствора со структурой тела паковки и ограниченностью вычислительных ресурсов, принято решение представить плоскость радиально-осевого сечения тела паковки как совокупность параллельных смежных радиальных каналов одинаковой ширины. Благодаря последовательному вычислению по каждому каналу требования к вычислительным ресурсам удалось существенно снизить. Однако это потребовало дополнительных исследований характера взаимного положения контуров сечений нитей в каждом слое канала, в масштабах всего канала, всех каналов плоскости сечения и в различных плоскостях сечения, т.е. в масштабах всего тела паковки, результаты которых здесь не приводятся ввиду ограниченности объёма статьи.

Последним подготовительным этапом к изучению взаимодействия раствора красителя со структурой тела паковки является исследование поканального послойного распределения скорости движения обрабатывающего раствора в межволоконном пространстве тела паковки [1].

Цель работы

краситель волокно поканальный паковка

Используя полученные ранее результаты как базовые, сформировать общую структуру модели поканального послойного распределения красителя на волокне в сечении тела паковки.

Основная часть

Общая структура модели поканального послойного распределения красителя на волокне в сечении тела паковки представлена на рис. 1. Основу модели составляет ядро, которое содержит алгоритм расчёта поканального послойного распределения концентрации красителя на волокне в сечении тела паковки. Результатом работы алгоритма является матрица значений поканального послойного распределения концентрации красителя на волокне, данные которой используют для работы модуля вывода.

Модуль вывода относится к расширению ядра модели и предназначен для построения графиков и диаграмм. Чтобы обеспечить исчерпывающее отображение результатов моделирования, в процессе предварительного моделирования принято решение о выводе трёх взаимодополняющих графиков и диаграмм: графиков изменения распределения концентрации красителя на волокне во времени; графиков степени заполнения слоёв в канале; диаграмм полноты заполнения слоев красителем.

К модели поканального послойного распределения красителя на волокне в теле паковки предъявляют следующие требования. Модель должна в пределах канала последовательно выполнять расчёт для каждого слоя в направлении «центр (вход канала) - периферия (выход канала)» значение концентрации красителя на волокне, используя в качестве входных параметров значение начальной концентрации раствора красителя, а также результаты ранее выполненного моделирования структуры тела паковки и распределения скоростей потока раствора в канале в пределах каждого слоя между отдельными сечениями витков.

Рисунок 1 Общая структура модели поканального послойного распределения красителя на волокне в сечении тела паковки

Работа алгоритмов модели имеет циклический характер. Так, циклически, на каждом слое канала, вычисляют концентрацию красителя на волокне исходя из заданного значения начальной концентрации раствора. Она убывает по мере продвижения по слоям и на выходе канала достигает некоторой величины, которую затем передают на вход канала в качестве нового начального значения концентрации раствора. Так реализуют цикл масштаба канала, который состоит из вложенной последовательности циклов масштаба слоя в пределах одного канала. Циклическая работа алгоритма масштаба канала прекращается при достижении заданной концентрации красителя на волокне во всех слоях. После этого происходит переход к следующему каналу, и так до последнего, что соответствует циклу масштаба сечения тела паковки, который включает в себя все циклы масштаба слоя в канале и масштаба канала как вложенные.

Поскольку процесс крашения ориентирован на минимально необходимое время, модель отслеживает процесс заполнения красителем каждого слоя. Для этого используют модуль вывода графика степени послойного заполнения волокон красителем в канале. Другой модуль - модуль вывода диаграмм полноты заполнения слоев красителем - позволяет следить за идентификацией слоев по признаку «слой заполнен или не заполнен?», и формирует условия для остановки моделирования процесса крашения.

Выводы

Поставленная в работе цель формирования общей структуры модели поканального послойного распределения красителя на волокне в сечении тела паковки достигнута. Последующие публикации предполагается посвятить более детальному описанию каждого алгоритма этой модели и результатам моделирования.

Список использованных источников

1. Бурдуленко В.Е., Бойко Д.А., Сыс В.Б. Алгоритм вычисления поканального послойного распределения скорости движения раствора в межволоконном пространстве тела паковки // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. Издание ХНТУ, Херсон: 2012. №2(20). С. 14-19.

2. Сыс В.Б. Развитие научных основ создания гибкой технологии жидкостной обработки нитей в паковках: автореф. на соиск. уч. степени доктора техн. наук: спец. 05.18.19 “Технология текстильных материалов, швейних и трикотажных изделий“ / В. Б. Сыс. Херсон, 2008. 50 с.

3. Сыс В.Б. Алгоритм послойного расчёта параметров межвиткового взаимодействия в компьютерной модели структуры паковки // Межвузовский журнал „Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины”. Издание ХГТУ, Херсон: 2005. №1(10). С. 142-150.

4. Сыс В.Б. Алгоритм вычисления траектории точки набегания в компьютерной модели структуры паковки // Межвузовский журнал „Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины”. Издание ХГТУ, Херсон: 2006. №1(11). С. 88-96.

5. Сыс В.Б. Алгоритм послойного расчёта изменения параметров структуры паковки в поле центробежных сил // Межвузовский журнал „Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины”. Издание ХГТУ, Херсон: 2006. №2(12). С. 77-82.

Размещено на Allbest.ru