樹形織物的制備及其傳熱機理研究.pdf

1、紡織品的舒適性直接影響到穿著者的生理、心理等滿足感，是仿生織物開發(fā)的重要內容之一。本課題從仿生學出發(fā)，分析植物內部獨特的水分傳輸原理，并根據(jù)植物的分支結構設計開發(fā)了具有仿生結構的樹形織物，這種樹形織物的設計理念是通過改變經(jīng)紗的交織路徑，使其在織物底層和項層間形成貫穿的分支結構，獲得具有良好保暖和透濕性能的樹形織物。
　　為了對比研究樹形織物的熱濕舒適性能，設計了普通三層結構的織物作為對比樣，并分別對兩類織物進行了起絨整理。采用排汗

2、導濕儀分別對樹形織物和對比樣織物進行熱阻和濕阻測試，結果表明:樹形織物厚度大、孔隙率高、柔軟蓬松，紗線在織物頂層和底層間形成了貫穿結構，織物中靜止空氣含量高，樹形織物的熱阻大于對比樣織物的熱阻，具有良好的保暖性。此外，樹形織物中經(jīng)紗形成的樹形結構為水分在織物截面方向上的傳導提供了連續(xù)的導濕通道，樹形織物的濕阻小于對比樣織物的濕阻，樹形織物具有良好的透濕性能。由此可見，樹形結構的熱濕舒適性能優(yōu)于對比樣織物，樹形仿生結構改善了織物的熱濕舒適

3、性能，此外，起絨整理及起絨位置也會影響織物的熱濕舒適性能。
　　鑒于限元方法能夠以織物的實際結構為研究對象，減少復雜數(shù)學模型的求解，不僅具有較高的計算精度，而且適用于各種復雜形狀物體的數(shù)值模擬研究，本文采用有限元方法對織物內部傳熱進行數(shù)值模擬。運用斷層掃描技術對仿生織物的內部結構進行表征，根據(jù)掃描的結果利用UG軟件建立織物的物理模型，通過將織物的物理模型導入有限元分析軟件得到樹形織物的溫度、熱通量、溫度梯度的分布云圖及各節(jié)點的數(shù)值

4、。研究結果表明:溫度沿織物厚度的方向均勻下降;織物中紗線的熱通量大于空氣的熱通量，是織物傳熱的主體部分;相同導熱距離內，紗線的溫度梯度小，導熱效率高，而空氣的溫度梯度大，導熱效率低?？椢飳嵯禂?shù)的數(shù)值模擬計算結果表明，樹形織物的保暖性能并未因經(jīng)紗在織物中形成的連續(xù)分叉結構而下降，經(jīng)紗的換層結構導致織物內部紗線的交織點少，織物結構蓬松，孔隙率高，從而，經(jīng)紗形成的連續(xù)導熱通道的導熱效率不高，樹形織物具有良好的保暖性。
　　根據(jù)數(shù)值模擬