树形织物的制备及其传热机理研究

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1、万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得丢鎏王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在沦文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：罹俩签字日期：劢培年1月扫目学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解云鎏王些去堂有关保留、使用学位爹文的规定。特授权云凄王些太堂可以将学位沦文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并

2、采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：磴储【签字日期：立D腾年1月乃曰新躲瓿，导师签名：晓砍，，签字日期：：羽侈年)月2汐日万方数据学位论文主要创新点一、从仿生学的角度出发，将植物中的水分传输原理引入到机织物设计中，织造出具有良好保暖和透湿性能的具有分支结构的树形织物。二、采用Micro．CT技术对多层机织物结构进行断层扫描，并运用强大的图像处理软件Mimics对扫描的图像进行3D重建，可以直观

3、清晰地观察织物内部结构，并且可以获取织物任意截面的图像。三、有限元方法在织物热传递研究方面运用较少，在现有的研究中只是对一些简单的织物进行数值模拟，本文中建立了织物的三维有限元模型，借助有限元分析软件对多层树形织物进行传热分析，探讨了织物的树形结构对传热性能的影响，并通过实验进行对比研究，验证了有限元法在复杂织物模型的热分析研究的可能性。万方数据摘要纺织品的舒适性直接影响到穿着者的生理、心理等满足感，是仿生织物开发的重要内容之一。本课题从仿生学出发，分析植物内部独特的水分传输原理，并根据植物的分支结构设计开发了具有仿生结

4、构的树形织物，这种树形织物的设计理念是通过改变经纱的交织路径，使其在织物底层和项层间形成贯穿的分支结构，获得具有良好保暖和透湿性能的树形织物。为了对比研究树形织物的热湿舒适性能，设计了普通三层结构的织物作为对比样，并分别对两类织物进行了起绒整理。采用排汗导湿仪分别对树形织物和对比样织物进行热阻和湿阻测试，结果表明：树形织物厚度大、孔隙率高、柔软蓬松，纱线在织物顶层和底层间形成了贯穿结构，织物中静止空气含量高，树形织物的热阻大于对比样织物的热阻，具有良好的保暖性。此外，树形织物中经纱形成的树形结构为水分在织物截面方向上的传

5、导提供了连续的导湿通道，树形织物的湿阻小于对比样织物的湿阻，树形织物具有良好的透湿性能。由此可见，树形结构的热湿舒适性能优于对比样织物，树形仿生结构改善了织物的热湿舒适性能，此外，起绒整理及起绒位置也会影响织物的热湿舒适性能。鉴于限元方法能够以织物的实际结构为研究对象，减少复杂数学模型的求解，不仅具有较高的计算精度，而且适用于各种复杂形状物体的数值模拟研究，本文采用有限元方法对织物内部传热进行数值模拟。运用断层扫描技术对仿生织物的内部结构进行表征，根据扫描的结果利用UG软件建立织物的物理模型，通过将织物的物理模型导入有限

6、元分析软件得到树形织物的温度、热通量、温度梯度的分布云图及各节点的数值。研究结果表明：温度沿织物厚度的方向均匀下降；织物中纱线的热通量大于空气的热通量，是织物传热的主体部分；相同导热距离内，纱线的温度梯度小，导热效率高，而空气的温度梯度大，导热效率低。织物导热系数的数值模拟计算结果表明，树形织物的保暖性能并未因经纱在织物中形成的连续分叉结构而下降，经纱的换层结构导致织物内部纱线的交织点少，织物结构蓬松，孔隙率高，从而，经纱形成的连续导热通道的导热效率不高，树形织物具有良好的保暖性。根据数值模拟所得的树形织物热通量计算得到

7、的织物导热系数与根据实验测量织物热阻计算所得的织物导热系数相吻合，这表明本课题所建立的有限元模型能够较为客观的表达树形织物的导热过程，获得准确的织物导热性能参数，从而为多层复杂结构织物热传递性能的研究和舒适性织物的设计提供了理论依据。关键词：仿生学；热湿舒适性；树形织物：有限元方法；数值模拟；热传递万方数据ABSTRACTComforttextilesaffectthephysiologicalandpsychologicalsatisfactionofthehumanboay，whichisallimportantpa

8、rtofthedevelopmentofbiomimicfabric．Plantshaveextremelyefficientwatertransportsystems．Basedonthisuniquewatertransportprinciple，manyplantstructurefabricsaredesig