喷气涡流纺纱线成形单元最核心的元件是纤维导入通道、加捻喷嘴及空心锭子等。由加捻喷嘴及空心锭子构成的区域称为加捻腔，加捻腔的高速气流的流动规律对纱线的形成起重要作用。通常加捻腔的高速气流流动规律通过对加捻腔进行流体建模，然后利用流场模拟软件对流体区域进行模拟，以掌握该区域的气流流动规律。基于MVS No.861型喷气涡流纺纱机的喷嘴结构模型，加捻腔内部流场计算区域如图3-12所示。利用Fluent软件对图3-12所示流体区域进行模拟计算，获得喷气涡流纺加捻腔内部的气流流场速度矢量（图3-13）。进一步分析，可以获得加捻腔XZ剖面静压与速度分布（图3-14）及喷孔出口截面气流切向速度沿喷嘴半径的分布规律（图3-15）。

图3-11　喷气涡流纺纱加工过程

图3-12　加捻腔内部流场计算区域

通过对加捻腔内部三维气流流场的流动特征的数值计算可知：压缩空气经过喷孔后在喷嘴内部形成旋转气流，从而确保对加捻腔中形成的自由尾端纤维进行加捻；加捻腔中气流的切向气流符合旋转气流理论，远离喷嘴中心，气流的切向速度越大，对纤维的加捻强度越大。同时，从纤维输入端到空心锭子入口平面区域，静压为负值，这有利于单纤维在导引针的引导下顺利吸入喷嘴，同时喷孔出口及沿喷嘴出口方向静压较高，这易使倒伏在空心锭子上部外表面的尾端纤维很好地帖服，从而提高加捻的效率。旋转气流向喷嘴出口推进过程中流速逐渐减小，主要因为气流黏性的原因；再者，旋转气流对集聚于空心锭子入口处的边缘纤维的自由尾端加捻，会消耗大量动能，从而加剧气流流速的衰减。

图3-13　加捻腔内部流场速度矢量图

图3-14　加捻腔内部XZ剖面静压与速度分布图(www.daowen.com)

加捻腔内部结构影响加捻腔气流流动规律，喷孔倾角增加，喷嘴轴线负压先增大后减小，倾角为30°时负压最大；切向速度随喷孔倾角的增加而减小，轴向速度随喷孔倾角的增加而增大；喷孔出口速度越大，切向、轴向、径向速度越大，在喷嘴轴线上负压也越大；空心锭子外径对喷嘴内气流速度值影响较小，但空心锭子外径较小时可使喷嘴轴线上负压增大；随空心锭子与喷嘴入口距增加，速度场呈减小趋势，喷嘴内部静压减小，喷嘴进口负压增大。

图3-15　加捻腔喷孔出口处气流切向速度沿喷嘴半径分布曲线

加捻腔中，高速旋转气流对喷气涡流纱的加捻强度受喷孔数目、喷孔倾角、喷孔直径、喷嘴直径、空心锭子外径、喷孔出口速度（即喷嘴气压）、空心锭子入口与喷嘴入口距、尾端自由端纤维倒伏空心锭子上部的高度、纱线直径等参数影响。喷孔出口速度增加，旋转气流加捻强度增强；加捻喷嘴直径减小，旋转气流加捻强度增大；空心锭子入口与喷嘴入口距增加，旋转气流加捻强度减小；空心锭子外径增加，旋转气流加捻强度增加。

因此，对喷气涡流纺纱区域关键部件，如螺旋导入通道、加捻喷嘴及空心锭子等内部结构设计与优化是合理控制加捻腔内气流流动的关键，从而决定加捻腔中纤维的运动规律，进一步影响纱线结构的形成，最终影响成纱质量。