多孔纤维织物热湿传递数值模拟的研究进展

热湿传递数值模拟的研究可为多孔纤维织物的制备和热湿性能评估提供理论基础。在阐述了织物热湿传递机制的基础上,从织物热湿传递数值模型、数值模拟计算方法以及织物热湿传递性能测试方法 3个方面,综述了近年来关于织物热湿传递方面的新进展,分析了现有织物传热传湿数值模拟研究中存在的问题,提出在创建织物三维方向上的热湿耦合模型时,要综合考虑织物本身的交织结构特征和纱线的物理性能;在数值分析过程中要充分考虑实际应用条件下织物材料物理性能的变化,进一步优化织物传热传湿数值模型,提高模拟计算的准确度。     

稻谷自然储藏多尺度热湿耦合传递研究

该文采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)的方法,以稻谷为研究对象,建立粮堆内部和粮粒热湿传递的数学模型,从粮堆和粮粒两种尺度,探究自然储藏过程中外界气象参数变化时粮堆内部的热湿变化以及稻谷颗粒内部热湿传递与周围空气的温湿度关系。研究发现自然储藏时粮堆内温度变化和水分迁移主要受外界环境与粮堆内自然对流的影响,且自然对流也会影响到粮堆和粮粒内部的温度和水分变化。但是粮粒内部温度变化不同于粮堆内部的温度的变化,因此,粮情检测系统的传感器测得的温度无法真实反应粮粒内部的情况。该文研究结果可为储藏过程中粮堆局部发热和霉变的控制与防护提供理论依据。     

粮堆内热湿耦合传递数值模拟与试验验证

通风过程中粮堆内热湿耦合传递对储粮安全和粮仓通风有着重要的影响。建立了机械通风冷却过程中粮堆内热湿耦合传递数学模型,在此模型的基础上用C语言编写了用户自定义源项(UDF),实现了谷粒吸附和解析水分时热量交换和水分迁移的CFD数值模拟。以某高大平房仓为例,建立了通风冷却过程中粮仓的三维物理模型;以瞬态条件下外界环境随时间变化的空气温湿度为入口边界条件,通过对比CFD数值模拟结果与实测数据,验证了粮堆内热湿耦合传递数学模型,得出通风冷却过程中粮堆内热湿耦合传递规律。     

服装工效系统热湿耦合的非线性特性

将热力学方法运用于人体服装环境工效系统的研究,运用非平衡热力学中力与流的关系来描述系统中服装传热与传湿之间的耦合,并通过出汗暖体躯干的实验测试获得与热湿耦合有关的数据,所得到的规律表明该热湿耦合有非线性关系。实验数据说明服装的热湿耦合是不可忽略的。     

Numerical simulation of heat and moisture transfer through bulky PAN nanofiber mats

In this study, the coupled heat and moisture transfer of polyacrylonitril nanofiber mats were investigated by theoretical and experimental methods. A mathematical model was used to describe and predict the coupled heat and moisture transfer of nanofiber mats. Based on the results obtained by scale analysis method, order of magnitude of heat transfer by radiation is negligible for nanofiber mats but heat transfer by convection is important. In this investigation, the coupled heat and moisture transfer including convection heat transfer was solved numerically by finite difference method. Comparison between numerical results and experimental data shows good agreement, which indicates the high accuracy of the numerical results.     

考虑内部辐射下织物热湿传递现象的数值研究

人体在着装情况下的热湿传递现象对人体的热舒适性的研究有着很重要的地位。考虑了由于温度差而引起的织物内部的辐射热传递，对织物中的热湿传递现象进行了数值研究，建立了考虑辐射现象下织物内部热湿传递的简单模型，并讨论了计算结果。     

密闭圆筒仓内储粮自然对流及热湿耦合传递的研究

粮食作为吸湿性多孔介质,具有吸湿和解吸湿特性。一般粮食收获后,大部分时间在密闭非通风状态下自然存储。鉴于粮仓外气候条件的季节和昼夜变化,会使粮堆的温湿度发生周期变化,导致超出存储安全指数。该文将以仓储粮堆内局部热湿耦合传递过程作为研究对象,借助多物理场数值模拟软件(COMSOL)进行数值模拟,研究近似冬夏季工况下粮堆内温湿度的动态变化规律,充分考虑了仓储粮作为吸湿性多孔介质具有复杂的热源、湿源。     

基于多孔介质热/质传递理论的流体—颗粒食品热处理数值模拟研究进展

概述了基于多孔介质热/质传递理论构建数学模型的原理与发展,从蒸发描述、参数测定及定解条件设定等方面分析了多孔介质数学模型开发与应用的关键问题及其研究进展,总结了多孔介质数学模型应用于流体—颗粒食品热处理的优势、挑战与发展前景。     

基于COMSOL的平房仓冷却通风过程中粮堆热湿耦合传递研究

粮仓冷却干燥通风是确保储粮安全的重要技术措施,在此过程中粮堆内部的热湿耦合迁移过程非常复杂。在COMSOL软件中,建立了冷却干燥通风过程中高大平房仓的三维物理模型,通过修改COMSOL内置材料方程、耦合渗流、能量守恒、动量守恒和水分迁移控制方程,以实测的送风空气温度和湿度为入口边界条件,数值模拟了湍流、湿空气传热、湿空气传质、多孔介质传热、多孔介质传质等多个物理场,并考虑了热湿耦合、温度耦合和流动耦合,对高大平房仓粮堆内冷却干燥通风过程中的热湿迁移规律进行了研究。基于实际高大平房仓的验证结果表明,通过修改COMSOL内置方程可以准确模拟预测冷却干燥通风过程中粮堆内热湿耦合传递过程,数值模拟结果可用于指导粮仓冷却干燥通风过程和粮仓通风系统优化。     

A mathematical model for simulating heat and moisture transfer within porous cotton fabric drying inside the domestic air-vented drum dryer

A mathematical model was developed to describe the processes of coupled heat and mass and momentum transfer occurring in convective drying of 100% porous cotton fabric. In this model, the variation in both air and fabric properties were expressed as a function of temperature and moisture content. The resulting systems of transient non-linear partial differential equations in the space-time domain together with the set of initial values and boundary conditions were numerically solved by utilizing the finite difference method. A series of laboratory drying experiments were performed using a computer-controlled dehydration system, which was developed to obtain data of drying kinetics under varying operating conditions for the validation of the predicted results from the proposed model. The experimental results has shown a very good agreement with the predictions of the model, which indicates that the proposed numerical model can be used with confidence as a tool in optimizing the design and operation of the fabric drying system. A parametric study was performed using the modeling tool has demonstrated the impact of key operational parameters on the drying kinetics, which has significant meaning on improving fabric’s appearance smoothness and decreasing the damage. It is expected that the model can be applied for other fiber products and processes involving similar phenomena.     

新型再生纤维织物的热湿耦合作用

为了避免传统温度传感器对织物表面温度传递的影响,利用红外热像仪开发一种无干扰的精确计测织物表面温度的新方法。并利用该方法分析比较大豆蛋白复合纤维、莫代尔等新型再生纤维织物的热湿耦合作用。结果表明:大豆蛋白复合纤维、莫代尔纤维及其混纺织物的热湿耦合作用规律是相似的。织物温度变化参数聚类分析表明,可用织物湿热温度上升速率和织物湿热温度与干热温度之差的最大值作为织物热湿耦合作用的主要表征指标。     

热防护服装热湿传递模型研究及发展趋势

 合理地评价热防护服装的热防护性能对减少消防员的皮肤烧伤具有重要的意义。本文主要回顾并评价了热防护服装的热湿传递模型国内外的研究现状,包括皮肤传热模型及其烧伤评价模型、单层或多层面料的一维和二维热湿传递以及整体服装的三维热湿传递模型等,并比较分析了这些模型的应用缺陷,预测了热防护服装热湿传递模型研究未来的发展趋势。热湿传递模型的研究不仅可以为热防护服装的使用提供科学的理论指导以减少皮肤烧伤或蒸汽烧伤,而且能够进一步推动服装热防护性能测试技术的发展,满足我国“安全发展”和“公共安全防治”的技术需要。     

仓储粮堆内热湿耦合传递的数值模拟

本文通过理论分析与数值模拟相结合的方法,以典型吸湿性多孔介质—小麦为研究对象,根据小麦吸湿和解吸湿曲线,建立了吸湿性多孔介质内部热湿耦合传递的数学模型,通过与相关实验数据比较验证了数学模型的合理性。基于有限元的方法模拟分析了外界气温和小麦分别为273K(0℃)和293K(20℃),小麦初始水分为14%和18%时直径为10m高度为10m的充满小麦的圆柱仓内部热湿迁移过程,重点探究了近似冬季和夏季仓储粮堆内部温度和水分的动态变化规律。研究结果表明,冬季工况下水分从粮堆内部向顶部和右侧壁面迁移,聚集在相对狭窄的壁面边界附近,形成低温高水分区域,最大水分值出现在右上部侧壁面附近。夏季工况下水分从顶部和侧面向内迁移,而内部又朝右上部区域扩散,形成较宽的高温高水分区域(r <4.5m, 8.0m 相似文献   

基于Luikov理论的烟丝贮丝过程热湿特性研究

通过对烟草热湿传递机理的分析,基于Luikov理论,建立了烟丝贮丝过程热湿传递方程,并利用量纲分析和Laplace转换对方程求解,得到烟丝堆积床温度场和湿含量分布的解析解,其结论为深入研究贮丝过程热湿迁移规律提供了理论依据.     

Modelling and simulation of heat transfer by convection in aerogel treated nonwovens

Simulation and numerical modeling are becoming increasingly popular due to the ability to seek solutions for a problem without undertaking real-life experiments. For the problems of heat transfer, these techniques to generate relevant data by incorporating different changes to the input parameters. Heat transfer property of textile materials is a major concern since it influences comfort properties of clothing. In this paper, numerical simulation was applied to evaluate the heat flux, temperature distributions, and convective heat transfer coefficients of the fibrous insulating materials treated with aerogel. The computational model simulated the insulation behavior of nonwoven fabrics without and with aerogel. Ansys and Comsol were used to model and simulate heat transfer. The simulation was performed assuming laminar flow and since the Mach number was < 0.3, the compressible flow model with Mach number < 0.3 was used. The results of simulation were correlated to experimental measurements for validation. Furthermore, aerogel-treated fabric samples showed better thermal performance. Using this model, the heat transfer properties of the nonwoven fabrics treated with aerogel can be optimized further.     

人体着装传热传质过程的数学模型(二)--模型的数值求解

对人体着装传热传质过程的数学模型进行了三维离散，并利用完全隐式差分格式和MATLAB软件进行了数值求解，得到了较为满意的结果。通过与实验结果的比较，验证了模型的正确性，为利用计算机技术对人体热湿舒适性的仿真分析奠定了基础。     

人体着装传热传质过程的数学模型(一)--模型方程

基于液汽两相流质量、动量、热量守恒方程组及表征性体积单元的概念,考虑到人体-服装-环境这一体系中的对流、扩散、蒸发、毛细运动、吸附等现象,建立了人体着装传热传质过程的数学模型,得到了较为满意的结果,为利用计算机技术对此进行数值分析和模拟奠定了基础。     

微波冷冻干燥传热传质模型的研究进展

微波冷冻干燥技术是一种快速干燥脱水技术,可应用在一些特定食品上,尤其是海产品、水果和蔬菜等。与传统冷冻干燥技术相比,微波冷冻干燥可节约干燥时间和能量,提高产品质量。文章主要介绍微波冷冻干燥的原理、国内外对其传热传质数学模拟的研究进展及在线检测技术,同时在干燥模拟过程考虑物料的介电特性,分析问题所在,并展望微波冷冻干燥数学模拟的发展方向。     

The application of computational fluid dynamics codes to simulate heat and moisture transfer in stored grains

An aim of stored-grains technologists has been to develop robust and flexible mathematical analyses of the heat and moisture transfer phenomena that occur in bulks of stored grains. A requirement has been that the models are able to simulate the wide range of storage geometries and operating conditions that occur in practice. Software packages developed from the discipline of computational fluid dynamics offer these possibilities. Such packages can be used to attack an extremely wide range of problems by solving the equations that govern the conservation of heat, mass and momentum. However, they need to be customised if they are to calculate velocity, temperature and moisture distributions in bulk stored grains. This paper demonstrates how these modifications can be made and how the results can be portrayed graphically in a way that permits insights into the processes that occur in grain stores.     

低热辐射环境中消防服系统内热传递机制的研究进展

为有效避免低热辐射环境中消防作业人员遭受热损伤,揭示消防服系统内复杂的热交换机制并由此指导产品设计与开发,由消防服系统传热理论出发,从消防服织物基本性能和服装的款式特征、人体的形态结构与活动状态、辐射热源的特征以及热湿耦合作用4个角度对当前的研究进展进行了回顾与讨论。基于对以往研究中存在的难点和瓶颈问题的分析,提炼出未来研究中值得探索的方向,包括:非均匀空气层的分布与模拟方法的升级、非稳态人体运动和环境风形成的气流场和速度场变化规律及其与传热的关系、耦合人体热调节模型拓展服装传热机制研究的内涵3个层面。