樹形織物的制備及其傳熱機(jī)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(nèi)容之一。本課題從仿生學(xué)出發(fā)，分析植物內(nèi)部獨(dú)特的水分傳輸原理，并根據(jù)植物的分支結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開發(fā)了具有仿生結(jié)構(gòu)的樹形織物，這種樹形織物的設(shè)計(jì)理念是通過改變經(jīng)紗的交織路徑，使其在織物底層和項(xiàng)層間形成貫穿的分支結(jié)構(gòu)，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(shè)計(jì)了普通三層結(jié)構(gòu)的織物作為對比樣，并分別對兩類織物進(jìn)行了起絨整理。采用排汗

2、導(dǎo)濕儀分別對樹形織物和對比樣織物進(jìn)行熱阻和濕阻測試，結(jié)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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)為水分在織物截面方向上的傳導(dǎo)提供了連續(xù)的導(dǎo)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(jié)構(gòu)的熱濕舒適性能優(yōu)于對比樣織物，樹形仿生結(jié)構(gòu)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(shí)際結(jié)構(gòu)為研究對象，減少復(fù)雜數(shù)學(xué)模型的求解，不僅具有較高的計(jì)算精度，而且適用于各種復(fù)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(nèi)部傳熱進(jìn)行數(shù)值模擬。運(yùn)用斷層掃描技術(shù)對仿生織物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，根據(jù)掃描的結(jié)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(dǎo)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(diǎn)的數(shù)值

4、。研究結(jié)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(dǎo)熱距離內(nèi)，紗線的溫度梯度小，導(dǎo)熱效率高，而空氣的溫度梯度大，導(dǎo)熱效率低?？椢飳?dǎo)熱系數(shù)的數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)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(jié)構(gòu)而下降，經(jīng)紗的換層結(jié)構(gòu)導(dǎo)致織物內(nèi)部紗線的交織點(diǎn)少，織物結(jié)構(gòu)蓬松，孔隙率高，從而，經(jīng)紗形成的連續(xù)導(dǎo)熱通道的導(dǎo)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