空(kong)氣層(ceng)對(dui)織(zhi)物(wu)熱傳遞影(ying)響(xiang)的(de)模(mo)擬分(fen)析(xi)

服(fu)裝(zhuang)舒適(shi)性(xing)的(de)研(yan)究(jiu)壹直都(dou)是(shi)焦(jiao)點(dian),其(qi)中(zhong)熱傳遞是(shi)影(ying)響(xiang)紡織(zhi)品舒適(shi)性(xing)的(de)重要(yao)性(xing)能之壹(yi),然而在(zai)人體(ti)與服(fu)裝(zhuang)之(zhi)間(jian)、服(fu)裝(zhuang)與(yu)服(fu)裝(zhuang)之(zhi)間(jian)存(cun)在著(zhe)空(kong)氣,由(you)於空(kong)氣導(dao)熱系數遠(yuan)遠(yuan)小(xiao)於(yu)織(zhi)物(wu)的(de)導(dao)熱系數,所以空(kong)氣層(ceng)對(dui)人體(ti)向(xiang)外界傳(chuan)遞(di)熱量(liang)有著(zhe)非常(chang)重要(yao)的影(ying)響(xiang).很(hen)多(duo)學者(zhe)在空(kong)氣層(ceng)對(dui)熱傳遞的影(ying)響(xiang)方(fang)面做了大(da)量(liang)工(gong)作(zuo).早(zao)在１９９９年 Torvid等[１]利用小尺(chi)度臺式測(ce)試,不考(kao)慮輻(fu)射(she)傳熱的影(ying)響(xiang),建(jian)立(li)了面料(liao)與(yu)傳(chuan)感(gan)器之間空(kong)氣層(ceng)的(de)壹維(wei)熱傳遞.Talukdar等[２]利用計算流(liu)體(ti)力學軟件 將 空(kong) 氣 層(ceng) 的(de) 模(mo) 擬 傳(chuan) 熱 推 廣(guang) 到(dao) 多(duo) 維.Ghazy等[３]建立(li)面料(liao)與(yu)空(kong)氣層(ceng)的(de)多(duo)層組合模(mo)型.孫玉釵(chai)等(deng)[４]通過有限(xian)元(yuan)方(fang)法(fa)建(jian)立(li)紡織(zhi)品熱傳遞理論(lun)模(mo)型,模(mo)擬得(de)出織(zhi)物(wu)每增加(jia)１層、空(kong)氣層(ceng)每增加(jia)１mm,織(zhi)物(wu)的(de)熱損(sun)失減(jian)少(shao)４０％左(zuo)右(you).環(huan)境溫(wen)度越低(di),熱損(sun)失越(yue)多(duo).常(chang)生等[５]分(fen)析(xi)不同厚(hou)度和(he)面積(ji)的(de)空(kong)氣層(ceng)與(yu)織(zhi)物(wu)的(de)復合熱阻,得出織(zhi)物(wu)與(yu)空(kong)氣層(ceng)的(de)復合熱阻會隨(sui)著(zhe)空(kong)氣層(ceng)的(de)面積(ji)和(he)厚(hou)度的增大而(er)增大,並(bing)且(qie)呈線性(xing)關系.李(li)利君(jun)等(deng)[６]得出增加(jia)３mm 的空(kong)氣層(ceng),多(duo)層織(zhi)物(wu)系統的總(zong)熱阻值增加(jia)１０％左(zuo)右(you).段杏元等(deng)[７]使用站立(li)式暖(nuan)汗(han)出汗(han)假(jia)人分(fen)別對(dui)男(nan)士(shi)發熱內衣及(ji)純(chun)棉(mian)內衣的熱阻與濕(shi)阻(zu)進(jin)行了測(ce)量(liang),分(fen)別建(jian)立(li)了２種(zhong)內(nei)衣的空(kong)氣體(ti)積(ji)與(yu)熱阻和(he)濕(shi)阻(zu)之(zhi)間(jian)的多(duo)項回(hui)歸模(mo)型,得(de)出２種(zhong)內(nei)衣的熱阻與濕(shi)阻(zu)均隨(sui)空(kong)氣層(ceng)厚(hou)度的增加(jia)而增大到(dao)大(da)值,而後(hou)再(zai)逐漸減小(xiao).在消防(fang)服(fu)上 Fu等[８]得出在(zai)服(fu)裝(zhuang)多(duo)層系統中(zhong)不同位(wei)置(zhi)、不同厚(hou)度的空(kong)氣層(ceng)對(dui)服(fu)裝(zhuang)的(de)熱防(fang)護(hu)性(xing)能有不同程度影(ying)響(xiang).王(wang)雲儀等(deng)[９]通(tong)過(guo)燃(ran)燒假(jia)人的三維掃描確(que)定衣下空(kong)氣層(ceng)的(de)分(fen)布狀(zhuang)況,結果顯示(shi),在(zai)肩(jian)部(bu)、前胸、大腿(tui)和(he)膝(xi)蓋(gai)等(deng)部(bu)位的空(kong)氣層(ceng)較(jiao)小,在(zai)腰、後(hou)膝(xi)和(he)小(xiao)腿的(de)空(kong)氣層(ceng)相(xiang)對較(jiao)大(da).
本文將用有限(xian)元(yuan)軟件對織(zhi)物(wu)與(yu)空(kong)氣層(ceng)的(de)組合方式以(yi)及(ji)不同空(kong)氣層(ceng)厚(hou)度下的(de)織(zhi)物(wu)模(mo)型進(jin)行傳(chuan)熱模(mo)擬,探索表面瞬態溫(wen)度變化(hua)的(de)規律(lv),從(cong)而(er)為(wei)隔(ge)熱服(fu)裝(zhuang)的(de)設(she)計(ji)以(yi)及(ji)不同服(fu)裝(zhuang)的(de)保暖組合方式提供(gong)指導(dao).

壹、理(li)論研(yan)究(jiu)
在不考(kao)慮濕(shi)傳(chuan)遞(di)的(de)情(qing)況下,熱量(liang)傳(chuan)遞(di)方(fang)式有:傳(chuan)導(dao)、對流(liu)和(he)輻(fu)射(she)３種.在(zai)由(you)人體(ti)皮膚(fu)－面料(liao)－環(huan)境構(gou)成的(de)服(fu)裝(zhuang)系統中(zhong),皮膚(fu)與內層織(zhi)物(wu)、外層織(zhi)物(wu)與(yu)環(huan)境間(jian)的(de)溫差(cha)很小,並(bing)且(qie)織(zhi)物(wu)內(nei)部(bu)紗(sha)線與紗(sha)線交(jiao)織(zhi)形成的(de)孔(kong)隙相(xiang)對較(jiao)小(xiao),在(zai)正常(chang)情(qing)況下,熱傳導(dao)的傳熱效(xiao)果(guo)遠(yuan)大(da)於(yu)對(dui)流(liu)和(he)輻(fu)射(she)對傳(chuan)熱的貢獻(xian),因此(ci)實際(ji)中(zhong)壹般(ban)不考(kao)慮輻(fu)射(she)的影(ying)響(xiang),只(zhi)考(kao)慮導(dao)熱及(ji)對(dui)流(liu)換(huan)熱.