服裝織物空氣摩擦阻力建模及影響因子研究.pdf

1、騎行比賽中，運(yùn)動(dòng)員為了取得更好的成績(jī)，最重要的方法莫過(guò)于提升運(yùn)動(dòng)速度。減少運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的阻力可以在很大程度上起到提升運(yùn)動(dòng)速度的作用。因此空氣動(dòng)力學(xué)專家們?cè)噲D從各個(gè)方面來(lái)盡可能減少運(yùn)動(dòng)員前行中遇到的阻力。也有學(xué)者研究了由不同面料制成的服裝的空氣動(dòng)力學(xué)性能。但是這些學(xué)者進(jìn)行研究時(shí)采用計(jì)算公式的是空氣阻力公式，而該公式中計(jì)算的空氣阻力包含了形狀阻力、機(jī)械碰撞阻力及空氣摩擦阻力等各種阻力。只有空氣摩擦阻力是受到織物表面形貌的影響而產(chǎn)生的。但是考慮

2、到目前流體力學(xué)中關(guān)于服裝表面減阻的相關(guān)研究中，還沒(méi)有一個(gè)確切的評(píng)判指標(biāo)，用來(lái)衡量服裝表面減阻效能即織物的抗風(fēng)阻性能。因此本課題在分析騎行運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的受力因素的基礎(chǔ)上，提出織物空氣摩擦阻力系數(shù)f這個(gè)指標(biāo)，以期為織物的抗風(fēng)阻性能提供一個(gè)衡量的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)旨在研究不同織物的抗風(fēng)阻性能及其影響因子，并找出造成該影響的內(nèi)在原理。
　　本文根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理及相關(guān)公式推導(dǎo)，建立了織物空氣摩擦阻力模型P=f·ρ·vn。其中，P為壓差/Pa;f為空

3、氣阻力系數(shù)，無(wú)量綱，數(shù)值小表示織物抗風(fēng)阻性能越好;ρ為空氣密度/(kg/m3)，v為風(fēng)速/(m/s)。本文設(shè)計(jì)了風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)方案將形狀阻力和機(jī)械碰撞阻力排除，只測(cè)量由面料表面引起的空氣摩擦阻力。根據(jù)已知條件選擇搜尋法和最小二乘擬合準(zhǔn)則，并結(jié)合風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及VB編程對(duì)模型求解。得到未知參數(shù)n=2，故織物表面空氣摩擦阻力模型為:P=fρv2采用統(tǒng)計(jì)量R2對(duì)織物空氣摩擦阻力模型和樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合優(yōu)度檢驗(yàn)。結(jié)果表明，模型與樣本數(shù)據(jù)擬合優(yōu)度非常高，均

4、在0.99以上。因此模型可靠度高。該模型在今后可用于衡量和計(jì)算織物的抗風(fēng)阻性能。
　　通過(guò)對(duì)織物空氣摩擦阻力影響因子進(jìn)行研究，主要有兩點(diǎn)結(jié)論:一、蒸發(fā)速率越高的面料織物空氣摩擦阻力系數(shù)低，抗風(fēng)阻性能越好。這是由于蒸發(fā)速率高的纖維多屬于合成纖維，纖維表面光潔，疵點(diǎn)較少?？棾擅媪现蟊砻婀鉂?，斷紗較少，引起的風(fēng)阻較小。二、當(dāng)交織原料一定時(shí)，面料的空氣摩擦阻力系數(shù)f隨精梳棉所占比重的增加而增加。當(dāng)交織比例為100∶0時(shí)，fcoolmax

5、＜f錦綸＜f莫代爾，即CoolMax純紡面料的抗風(fēng)阻性能最好，錦綸其次，莫代爾純紡面料抗風(fēng)阻性能最差。這是因?yàn)楫?dāng)交織比為100∶0時(shí)，織物表面由組織結(jié)構(gòu)引起的凹凸效應(yīng)均勻整齊。在凹坑底部會(huì)產(chǎn)生渦墊效應(yīng)，將將流體滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，從而降低了流體經(jīng)過(guò)凹坑壁面時(shí)的粘性阻力，最終起到了減小摩擦阻力的作用。當(dāng)棉所占比重增加時(shí)，棉纖維表面有較多不規(guī)則分布的細(xì)小絨毛越多，將層流向紊流過(guò)度的轉(zhuǎn)捩點(diǎn)提前，因而增加了面料的空氣摩擦阻力系數(shù)。