基于ANSYS CFX的织物透气性数值计算

为了快速设计出透气性符合实际要求的织物,并研究气流在织物内部的运动和压力、压强的变化规律,文章提出了利用ANSYS CFX对织物透气性进行数值计算的方法。首先建立织物模型,再在此基础上对织物模型进行处理,然后对不同压强下的织物进行数值计算。结果表明:气流主要通过织物孔隙和纱线之间的间隙,并且通过孔隙时由于迁移加速度的存在速度会增加;通过空隙时在纱线表面会存在很大的剪切力和压力;模拟值与实验值进行比较得到的模拟误差小于16%,所以得到的模型可以反映织物的实际特征。造成误差的主要原因包括:测试偶然误差、模型参数误差、边界条件与测试条件之间的差别。     

纤维束与异形筘内合成气流的相互耦合作用

为提高喷气织机辅助喷嘴的引纬效率,设计了3类多孔阵列式辅助喷嘴,揭示了多孔形状与阵列方式对合成气流速度分布和弹性纤维束运动位移的影响规律。建立了纤维束-气流耦合的动力学模型,基于任意拉格朗日-欧拉法数值模拟了三维瞬态流场分布及纤维束运动位移,并采用高速摄像机拍摄纤维束运动位移,验证了数值模拟结果的正确性。通过数值模拟得到了异形筘道内合成气流速度分布、速度梯度及纤维束头端运动位移。结果表明：异形筘道内合成气流速度梯度变化与纤维束头端位移具有相关性,合成气流速度梯度越小,纤维束运动位移也越小;三圆孔中心阵列辅助喷嘴形成的合成气流速度梯度最小,纤维束运动位移最小,适合用于弹力较大织物的引纬。     

基于大涡模拟方法的旋流过滤器内流场数值模拟

旋流过滤器在设计改进过程中,缺少对旋流过滤器和传统旋流器内流场的对比分析,且多孔介质阻力对流场影响的研究也较少,针对这一问题,文章选用大涡模拟(LES)方法对传统旋流器和不同多孔介质阻力下的旋流过滤器流场进行了数值模拟。得到了不同多孔介质阻力对旋流过滤器的轴向速度、切向速度、径向速度、静压、涡量及Q值的影响规律,并与传统旋流器内流场进行对比,获得了旋流过滤器流场内丰富的流动信息。结果表明与传统旋流器相比,旋流过滤器最大切向速度和压降减小;随多孔介质区域阻力的减小,最大切向速度和压降也随之减小。旋流过滤器减弱了旋流强度,增加了过滤能力,其内流场受多孔介质区域阻力影响较大。     

织物接触冷暖感的模拟分析

为了探究织物接触冷暖感,针对织物与皮肤接触瞬间热量传导情况及其影响因素,采用有限元方法构建三维织物传热仿真模型分析织物接触冷暖感的影响因素。通过Texgen建模软件建立织物三维几何模型,结合等效热导率的串并联模型,用Ansys workbench软件进行仿真模拟。提取最大热通量值与KES-F7型织物冷暖感测试仪的测试结果进行对比验证,结果显示模拟值与测试值误差均在6%以内,且吻合度较好。研究结果表明:织物毛羽层厚度增大时,织物与人体皮肤接触面热通量会随之变小;当织物内部加入高热导率纱线时,织物与人体皮肤接触面热通量值随之增加,且热导率增大时,织物与人体皮肤接触面热通量增幅趋缓;当高热导率纱线数量增多时,织物与人体皮肤接触面热通量值也会明显增大。     

基于回归模型分析仿毛织物风格

采用FAST-1织物压缩性测试仪分别测试织物在不同作用力下的厚度及表观厚度,利用SPSS软件和多元回归模型,建立织物的厚度、表观厚度与10种T/R(涤/粘)仿毛织物的经纬纱线密度、捻度、缩率,及织物的经纬密度之间的多元回归方程.根据P值及t值检验法则进行多元回归方程和各个参数的显著性检验,并根据检验结果分析织物的厚度及表观厚度与织物组织参数之间的关系,以及影响织物风格中压缩性能的因素,将此结论用于实践并且指导T/R仿毛织物产品开发.     

阻燃织物的物理特性与热防护性能的关系

为研究阻燃织物的热防护性能,利用CSI-206热防护性能测试仪对市场上12块不同阻燃织物的热防护性能(TPP值)进行测试,通过SPSS软件分析不同织物的面密度、厚度、透气性等物理特性和热防护性能的关系。结果显示:织物面密度、厚度、透气率与TPP值之间存在明显的相关性,燃烧前后质量损失率与TPP值之间存在的相关性不显著,其中面密度、厚度及燃烧前后质量损失率与TPP值之间存在正相关关系,透气率与TPP值之间存在负相关关系,并在TPP值、织物面密度、厚度及透气率之间建立一元线性回归模型,模型经检验成立。     

基于ABAQUS的黏胶织物传热性能模拟分析

文章选用黏胶织物,根据织物结构的特殊节点,利用数值分析中的牛顿插值方法对纱线的中心线进行曲线拟合,再采用专业软件建立并分析织物的三维模型,对相关参数进行初始化设置,在有限元软件ABAQUS模拟织物传热过程,继而通过实验对模拟结果进行验证,最后模拟预测空气层厚度及织物厚度对织物传热性能的影响。结果表明:织物模型模拟结果与实验结果误差为8.12%,拟合程度较高,证明了模型及有限元方法的有效性及可行性;在相同条件下,随着空气层厚度的增加,织物外表面的温度越来越低,且下降梯度也越来越低。在相同条件下,随着纱线线密度的增加,织物厚度逐渐增大,织物传递热量逐渐减少,克罗值逐渐增大。     

针织物厚度与保暖性能关系建模分析

以针织绒类织物为主,对32种不同原料、不同结构的针织物以及1种梭织物进行保暖性能测试与分析,探讨织物的克质量、厚度和透气性与织物克罗值之间的关系,并采用多元回归方法对其进行分析。结果表明,织物的克罗值与织物厚度和克质量之间存在线性关系,且织物克罗值与织物厚度的线性关系较强,得到克罗值与厚度的线性回归方程式,并根据回归方程预测织物样品的保暖性,预测值与实测值基本吻合。     

消防服多层织物的热湿舒适性

为研究消防员防护服面料的舒适性并考察织物组合舒适性的影响因素,选取我国消防服常用的11种织物,模拟消防服层次构成,即包括外层、防水透气层和隔热舒适层,进行多层织物热阻、湿阻和总热损失的测试与分析。结果表明:选取的几种织物组合,其基本性能均符合GA 10—2014《消防员灭火防护服》标准,但热湿舒适性与美国标准仍存在一定差距;织物的热阻、湿阻和总热损失均与其面密度有一定相关性,其中织物热阻、湿阻与面密度之间存在正相关关系,总热损失与面密度之间存在负相关关系;织物组合间空气层的厚度对织物组合的热阻值影响较大;织物组合总热损失与克罗值、透湿率之间的回归模型可直接用于评价消防服多层织物的热湿舒适性。     

不同抽吸状态下卷烟内部气流流动特性的近似分析

为了快速方便地考察卷烟内部气流流动特性,建立了不同抽吸状态下卷烟内部气流流动一维数学解析模型,分别获得了未燃烧3R4F卷烟在恒速抽吸和ISO标准抽吸状态下卷烟内部气流压降与速率分布分析解,并且比较了分析解与模拟解的差异。分析解可以用于计算卷烟压降、吸阻、总通风率以及滤嘴通风率。分析解显示卷烟内部气流一维近似流动假设成立;卷烟内部气流压降满足分段线性函数变化;气流速率在烟丝前段呈二次函数变化,在滤嘴段呈阶梯函数变化;卷烟总通风率与滤嘴通风率在不同抽吸模式下保持不变。分析解可为深入理解未燃烧卷烟气流流动特性提供理论支持。     

空气层位置对消防战斗服隔热性能的影响

为研究辐射情况下空气层位置不同对消防战斗服材料隔热性能的影响,基于织物热湿传递多孔介质模型,建立织物-空气层-皮肤系统热湿耦合模型,研究空气层厚度为1~10 mm,位于外层与防水层之间及舒适层与皮肤之间时,织物背热面及内部温度变化;基于生物传热方程,采用Henriques人体皮肤烧伤模型计算人体皮肤烧伤时间。结果表明:空气层厚度相同,位于外层与防水层之间时,织物-空气层系统的隔热性能优于空气层位于舒适层和皮肤之间的情况,人体皮肤烧伤时间极大延迟;当空气层位于外层与防水层之间,厚度大于7 mm时,人体皮肤烧伤时间出现突跃性增大;消防战斗服在进行设计时应增大外层与防水层之间空气层厚度,并且对于身体各部分分开设计。     

热防护服织物性能与综合防护能力的关系

以13种可用于热防护服外层的阻燃织物为试样,通过热辐射和热对流综合热防护性能实验测试织物的TPP值,并计算燃烧前后的质量损失。用SPSS软件研究分析单层织物燃烧前后质量损失、厚度、面密度对其综合热防护性能的影响。研究认为,织物燃烧前后质量损失对其热防护性影响不大,织物厚度、面密度与TPP值之间均有线性正相关关系,但面密度对热防护性的影响没有厚度对热防护性的影响显著。并在TPP值与厚度之间建立了一元线性回归方程。     

电加热服装中加热片与织物组合体的稳态热传递模拟

为优化冬季电加热服装设计,采用ANSYS 建立加热片、空气层与织物组合体的三维有限元模型,模拟分析不同织物、不同加热片和不同空气层厚度等条件下模型内部与外表面的温度分布特征。同时探索增加空气层等效导热系数对加热片热量沿平面方向和厚度方向传递的影响。结果表明：织物热阻或空气层厚度增加,沿厚度方向的热量传递逐渐下降,且下降梯度逐渐变小,而沿织物平面方向的热量传递距离变大;通过分散发热区域可提高模型平面内的热量传递;增加空气层等效导热系数,模型中平面方向和厚度方向的热量传递均有增大。通过实验对热传递模拟结果进行验证,结果显示,织物外表面温度的模拟值与实验值最大相对误差为9.7%,二者吻合度较好。     

火灾环境下应急救援防护服传热数值模拟

 通过建立穿着于模拟人体的应急救援防护织物传热模型,研究模拟火灾环境下的服装传热特征。模拟人体肢体的圆柱体内核保持恒定温度37℃,模型考虑了织物吸收热辐射及热属性随温度变化的特性,运用有限差分完全隐式格式方法模拟计算了织物与人体皮肤的一维径向温度分布,将计算得到的温度值代入Henriques烧伤模型方程以预测皮肤达到二级烧伤所需的时间,其值与实验结果较为一致。研究结果表明,圆柱几何形状对天然阻燃高聚物纤维织物的热防护性能影响效果较为显著,所建立的模型为覆盖于圆柱体的多孔材料传热提供了系统的研究方法。     

万能强力测试仪的压缩试验夹具

织物受到平面垂直作用力所产生的反应称为织物的压缩性能。压缩性能通过变化的受压压力与织物厚度的函数关系来表征。织物的舒适性和导热行为与织物厚度和可压缩性密切相关。织物的保暖性也与织物结构中静止空气的含量有关。织物的可压缩性、弯曲、拉伸、剪切和表面特征都是影响织物手感、悬垂性、可缝性及成形性的重要因素。目前,测试织物可压缩性最广泛使用的测试仪器是KES-F测试系统和FAST测试系统。     

不同抽吸状态下卷烟动态通风特征的数值模拟

为了考察不同抽吸状态下卷烟动态通风特征,测量了3R4F卷烟在非燃烧不同抽吸状态下的压降与总通风率,建立了包含通风孔结构的全烟支气体流动3维数学模型,通过测量3R4F卷烟在17.5 m L/s恒速抽吸过程中的压降与总通风率对数学模型进行了验证,发现测量值和模拟值两者相对误差均小于1.5%。利用所建数学模型分析了17.5 m L/s恒速抽吸状态下与ISO标准抽吸状态下3R4F卷烟内部气流压降和速率的3维分布规律以及轴向分布规律。结果显示:在恒速抽吸状态下,从3R4F卷烟纸进入卷烟内部的气流速率与距卷烟气流入口端距离成正比例关系;在ISO标准抽吸状态下,3R4F卷烟压降与抽吸流量呈正比例关系,而卷烟总通风率与抽吸流量无关并保持恒定不变。所得结果可为深入理解卷烟燃烧过程中气流运动规律、燃烧过程调控机理以及卷烟参数优化设计提供理论支持。     

不同干燥方法下枸杞干燥特性及气流床厚层干燥的压降特性

对枸杞采用自然晾晒、烘箱薄层和气流床厚层三种不同方法进行干燥实验,考察干燥温度、是否碱水处理等因素对枸杞的干燥速率和干燥特性的影响,同时模拟气流床内的床层压降,探究不同因素对干燥过程中压降的影响。实验结果表明,将新鲜枸杞干燥至含水率13%以下,采用26℃的自然晾晒干燥时,经碱水处理和未经碱水处理的样品分别耗时103、350 h;而采用温度为50、60、70℃的烘箱薄层干燥法,经碱水处理的样品,耗时分别为14、10.5、6.5 h;温度对枸杞的干燥速率起决定性作用;枸杞喷洒碱水后干燥速度显著增加,且枸杞干品表面色泽明亮。气流床厚层干燥结果表明,气流速度和孔隙率对压降影响显著,气流温度对压降影响不显著;在雷诺数(Re)较小的情况下,Ergun方程所预测的压降值与实验值吻合较好,本模拟方法可以准确预测气流床厚层干燥的床层压降。     

棉织物透气性能的预测研究

采用两种计算孔径的方法,分别计算出织物孔径dp、dh。在特定纱线线密度下,研究织物孔径和织物透气率之间变化规律。其次改变纱线线密度,观察纱线线密度变化对织物透气率大小的影响。利用Origin软件拟合织物透气率与纱线线密度、织物经纬纱密度、孔径dp或孔径dh之间的函数关系。研究结果表明,当孔径分别采用dp、dh用作拟合参数时,所得函数计算的透气率与实测透气率的相关系数分别为0.9927、0.9952。由此可见,所建立的拟合函数可用于全棉织物的透气性预测。对于孔径计算方法的选择,采用dh时要比采用dp时,透气率的预测精度略高。     

家庭滚筒洗涤对牛仔织物风格的影响

为探究PhahrOmeter织物评价系统在不同洗涤次数下牛仔面料的手感风格特征,选取100%棉、100%莱赛尔纤维、莫代尔/棉/麻3种牛仔面料试样,通过模拟穿用过程中的家庭滚筒洗涤方式,进行0次、10次、20次、30次不同次数水洗并分别进行手感风格值测试,运用灰色关联法分析计算手感因子与织物手感值之间的关系。结果表明:织物硬挺度是影响织物手感风格表现趋势的主要因素,织物的柔软度和硬挺度呈反比关系,织物柔软度随着水洗次数增加其对应的测试数值减小,光滑度则呈相反趋势,即水洗次数越多,测试数值越大,织物越柔软;测试中,相近平方米质量和厚度的纯棉牛仔和莫代尔/棉/麻混纺风格最接近,莫代尔纤维改善了牛仔面料的手感值和硬挺度。     

织物厚度与其保暖性相关程度的探讨

阐述了织物的保暖性与克罗值的密切关系，并通过对真丝双绉、纯棉细平布、人造棉平布、纯毛牙签昵等不同厚度和克罗值的测定，推导出各织物厚度与克罗值的线性函数关系，从而得出织物的保暖性与厚度的相关关系，为织物保暖性的评价和织物设计提供了理论依据。