多孔织物热湿耦合模拟研究与发展趋势

深入探究了热湿耦合对服装热湿舒适性的重要意义,回顾了近年来多孔织物的热湿耦合研究进展,包括织物性能对热湿耦合的影响,不同物理现象下的热湿耦合研究两方面内容。总结了常见的热湿耦合数值模拟的四种途径:以Luikov传热传质耦合方程为基础的数值分析方法、有限容积分析法、有限元分析方法和基于多物理场的仿真软件应用。结合以上分析,提出了热湿耦合模拟应该从热湿参数量化、极端环境条件及多层织物热湿耦合机理进行深入研究,注重结合多孔介质传热传质理论和织物特征,以完善热湿耦合机理分析和数值模拟过程。     

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。     

数值模拟在热防护服装性能测评中的应用

对热防护服装性能合理的评价在公共安全领域具有重要意义。数值模拟成为继试验研究之后相关领域的重要研究手段。从模型的建立及验证2方面出发,主要对传热模型、皮肤烧伤预测模型和火场环境仿真等相关研究进行回顾,并对典型模型的发展过程、特点和不足进行归纳。根据相关技术的发展,预测了热防护服装数值模拟的发展趋势。未来将在完善热湿传递模型的基础上,发展全尺度的数值模拟,并结合人体热调节等模型对防护服进行多方位的评价。通过在优化热防护服装方面的应用,充分体现数值模拟研究的实用价值。     

人体、服装、环境系统动态热湿传递数值模拟

建立了人体 -服装 -环境系统的动态热湿传递模型。对Stolwijk人体热调节模型进行了改进 ,考虑到了汗水的积聚过程 ,并结合织物热湿耦合模型 ,用于人、服装、环境系统的瞬态热湿传递过程的数值模拟。在模型中 ,考虑了纤维对湿的吸附与解吸过程及其对热传导率、热容的影响 ,以及相变导致的热生成及释放。实验表明了模型的良好预测性能     

低辐射热暴露下消防服热防护性能测评方法研究进展

为全面准确地评价低辐射热暴露下消防服的热防护性能,分析了现阶段的实验室测评方法和数值模拟方法。基于消防服内传热机制的研究,阐述了消防服内干态传热模型和热湿耦合传递模型的研究现状,总结了热防护性能的影响因素;分析了现阶段低辐射热暴露下织物和服装热防护性能测评方法,分别从测试方法的差异因素和局限2个角度阐述不同实验方法及实验装置对热防护性能预测的影响;总结了目前数值模拟在消防服热湿传递机理研究方面的应用;最后指出在未来的研究中,应全面准确模拟真实的低辐射热暴露环境,提高消防服热防护性能测评的准确性。     

有限空间内织物导热干燥特性的数值研究

建立了热传导干燥的数值模拟研究方法，并以棉织物为例，进行了热传导干燥实验的数值模拟，得到了在不同干燥温度下棉织物的干燥特性曲线，并对干燥过程中的热湿传递的耦合现象及计算结果与实验结果进行了讨论和分析。     

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。     

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。     

酚醛纤维织物热湿舒适性的灰色聚类分析

为了解酚醛纤维织物的热湿舒适性,将酚醛纤维织物应用于消防领域,以酚醛纤维织物及消防服常用的阻燃棉布、芳纶1313 织物、聚酰亚胺织物为研究对象,对隔热性、保温性、透湿性、透气性和输水性这5 个指标进行测试,研究相同面密度的不同种类织物的热湿舒适性。利用灰色聚类分析理论对5 个指标进行聚类分析,对这4 种织物在不同环境下的热湿舒适性能做了综合评价。结果表明：在高温条件下,酚醛纤维织物具有较好的热湿舒适性,聚酰亚胺织物与阻燃棉布次之,芳纶1313 织物最差;在低温条件下,酚醛纤维织物也具有良好的热湿舒适性,聚酰亚胺织物次之,芳纶1313 物与阻燃棉布最差。     

热防护织物热湿传递数值模拟研究进展

总结国内外热防护织物传热仿真的研究进展与发展趋势。介绍了热防护织物模型的发展,并从热暴露阶段的瞬态传热、热湿耦合传递以及织物冷却过程传热等方面阐述了热防护织物热湿传递模型的研究现状,总结了热湿传递的数值模拟方法。指出:热防护织物微观建模、耦合多因素及更加注重应用需求的发展趋势,为热防护织物与服装的性能及结构优化,以及新材料的设计开发提供一个新的发展方向。     

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。     

热湿交互——防寒鞋热湿舒适性研究的难点与进展

对于寒冷地区的人民来说,防寒鞋的热湿舒适性十分重要。文章通过检索知网、Web of Science等中英文数据库,对文献中鞋靴热湿舒适性及热湿耦合作用的相关内容进行总结分析,发现围绕鞋靴热湿耦合的相关研究相对较少,故重点对寒冷环境下防寒鞋的热湿交互作用研究进行归纳整理,以期为防寒鞋的热湿舒适性研究提供借鉴和参考。     

燃烧假人在火场热防护服装研究中的应用

热防护性是个体防护服装的重要功能。燃烧假人作为国际公认的定量评估防护装备阻燃性能的专用设备,在服装热防护研究中发挥着重要作用。通过对国内外相关研究成果的回顾,介绍了燃烧假人的热防护测评原理、发展历史及我国首个具有国际领先水平的燃烧假人-“东华火人”的创新特征,重点从不同火场状况的模拟、阻燃面料的评测与选择、服装款式结构对防护性能的影响以及阻燃防护服热传递机理研究等四个方面探讨了燃烧假人在服装热防护研究领域中的应用进展,最后对燃烧假人的应用前景进行了预测分析。     

无机阻燃剂对涂饰工序皮革热降解动力学影响

将无机阻燃剂用于皮革涂饰工序中,在模拟自然火灾的燃烧环境下,获得涂饰工序下阻燃皮革热降解动力学方程为譒atava-譒est仳k。     

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。     

聚酰亚胺阻燃织物的热学性能

为了探究聚酰亚胺织物的阻燃性能,对聚酰亚胺短纤纯纺织物进行了极限氧指数、热防护(TPP)性能、热重-红外(TGA-FTIR)联用、烟密度以及锥形量热仪等火场热行为实验,同时与阻燃棉织物和芳纶ⅢA阻燃织物进行实验对比分析。结果表明:3种织物中,聚酰亚胺织物的极限氧指数最大,TPP值稍低于芳纶ⅢA织物;热重-红外(TGA-FTIR)联用实验中,聚酰亚胺织物表现出极其优异的耐热性能,在528℃左右开始发生热解,800℃后依然保持60%左右的样品质量;烟密度实验中,聚酰亚胺织物的初始比光密度值最小,但生烟量较大;最后从锥形量热仪实验中总结出,聚酰亚胺织物在火场中耐热性能最好,热释放速率和总释放热最小,综合热学性能最好。     

基于多尺度的稻谷干燥热湿耦合传递的数值研究

为保证稻谷在储藏时的品质,收获后的稻谷通常需要干燥到一定水分后储藏,研究稻谷干燥过程的热湿传递规律具有重要意义。目前稻谷干燥过程中热湿传递的分析大多基于连续介质假说和局部热湿平衡原理而进行的,这种方法的局限性在于很难获得粮堆干燥过程中粮粒内部的热湿迁移规律。本文基于稻谷粮堆孔隙尺度和粮粒尺度,采用局部非平衡热湿传递模型,模拟分析了在对流干燥条件下稻谷单颗粒以及颗粒群的热湿传递规律。研究结果表明,本研究模拟值与文献中干燥实验数据相对误差(RE)小于6.50 %,平均相对偏差(MRD)小于4.00 %,得出该模型具有一定的准确性;与基于局部热湿平衡多孔介质热湿耦合研究方法所得的稻谷颗粒群温度和水分传递结果进行对比,本研究所建立的模型更能准确体现出谷物颗粒在通风干燥时内部的热湿迁移规律。本研究所开发的模型能预测不同尺度下稻谷颗粒的温度和水分分布。     

双扩散传热传质模型及在横向谷冷通风中应用

本文首先建立了单颗粒小麦内部水分迁移模型,基于有限元的方法数值模拟了颗粒内部水分变化规律,通过回归数值模拟数据,得到了颗粒平均水分模型和平均水分变化的干燥(或吸湿)速率模型。在此基础上推导出了谷物颗粒堆积床双扩散传热传质模型,并采用有限元的方法数值模拟分析了就仓横向(水平)谷冷通风时仓储粮堆内部热湿耦合传递规律。通过比较数值模拟和实验测定数据,验证了所建立的模型的合理性。分析了横向谷冷通风时粮粒温度和水分以及粮粒周围空气温度的变化规律,探讨了横向谷冷通风时粮堆内部降温效果。     

双扩散传热传质模型及在横向谷冷通风中应用

首先建立了单颗粒小麦内部水分迁移模型,基于有限元的方法数值模拟了颗粒内部水分变化规律,通过回归数值模拟数据,得到了颗粒平均水分模型和平均水分变化的干燥(或吸湿)速率模型。在此基础上推导出了谷物颗粒堆积床双扩散传热传质模型,并采用有限元的方法数值模拟分析了就仓横向(水平)谷冷通风时仓储粮堆内部热湿耦合传递规律。通过比较数值模拟和试验测定数据,验证了所建立的模型的合理性。分析了横向谷冷通风时粮粒温度和水分以及粮粒周围空气温度的变化规律,探讨了横向谷冷通风时粮堆内部降温效果。     

消防服热湿舒适性的客观评价

通过人工气候室受控环境中暖体假人试验,对现役消防服和新款3层结构消防服进行热湿舒适性客观评价,在模拟消防服实际穿着环境条件下,进行整体服装的热湿舒适性能评价指标的测量,从而获得消防服穿着状态下服装微气候的温度、相对湿度及服装湿阻。结果表明:新款3层结构消防服的透湿性能较现役款4层结构消防服有所提高,其热湿舒适性得到改善。