旋流纺是在利用喷射气流加工纤维的技术、并针对克服喷气纺方法所存在问题的基础上发明的一种新型纺纱方法。集聚装置是旋流纺中核心部件之一,主要对纤维流进行汇聚,汇聚质量的好坏决定着成纱质量的优劣。闭合式纤维集聚装置是刚刚发明的一种集聚装置,能够有效的对纤维进行汇聚,但是采取边剥离边加捻的方法成纱,纱线质量差且无法连续纺纱。本文为解决闭合式纤维集聚装置剥离加捻困难的问题,在其基础上进行改进,通过引纱罗拉将集聚装置内纤维束连续剥取,再利用旋流器加捻成纱。阐述了一种先剥离后加捻的成纱方法,分析了集聚装置改进后纺纱设备的成纱性能及工艺参数对成纱质量的影响,并采用数值模拟的方法阐明旋流器的加捻原理。主要研究内容有以下四个部分:(1)对闭合式集聚装置进行改进。在大量前期实验的基础上,设计了附有引纱管道和引纱罗拉的集聚装置并建立纺纱工艺流程,然后加工零件、组装纺纱机器,调试后能够连续纺纱。(2)分析集聚装置改进后旋流纺设备成纱性能。通过与改进前所纺纱线对比,在各自最优参数下成纱,发现集聚装置改进后所纺纱线性能较好。(3)分析集聚装置改进后主要工艺参数对纱线性能的影响。在前期实验中发现喷嘴气压和集聚装置转速对纱线性能影响较为显著,分别对其进行探究,得出:旋流加捻器P1=0.1MPa、P2=0.3MPa时成纱性能较好;集聚装置转速为30000r/min时,纱线性能较好。(4)对旋流加捻器加捻原理进行分析。旋流加捻器由两级喷嘴组成,两级喷嘴结构类似,通过研究第一喷嘴流场情况可以探明加捻原理。分析得出:第一,集聚装置改进后头端自由纤维的产生是由于第一喷嘴径向速度的作用,切向速度实现边纤维的包缠,轴向速度的存在有利于纤维束引入旋流加捻器中;第二,喷孔的进口速度变化对内部流场有影响验证了加捻气压对成纱性能有影响;第三,旋流器加捻原理就是产生一定数量的边纤维,然后将其紧密包缠在纱芯上。以上结论为旋流纺纺纱设备的继续发展奠定良好的实验和理论基础。