王紅梅， 鄭振榮， 張楠楠， 張玉雙， 趙曉明，2

(1. 天津工業(yè)大學(xué) 紡織學(xué)院， 天津 300387； 2. 天津工業(yè)大學(xué) 先進(jìn)紡織復(fù)合材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 天津 300387)

多孔纖維織物熱濕傳遞數(shù)值模擬的研究進(jìn)展

王紅梅1， 鄭振榮1， 張楠楠1， 張玉雙1， 趙曉明1，2

(1. 天津工業(yè)大學(xué) 紡織學(xué)院， 天津 300387； 2. 天津工業(yè)大學(xué) 先進(jìn)紡織復(fù)合材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 天津 300387)

熱濕傳遞數(shù)值模擬的研究可為多孔纖維織物的制備和熱濕性能評(píng)估提供理論基礎(chǔ)。在闡述了織物熱濕傳遞機(jī)制的基礎(chǔ)上，從織物熱濕傳遞數(shù)值模型、數(shù)值模擬計(jì)算方法以及織物熱濕傳遞性能測(cè)試方法3個(gè)方面，綜述了近年來(lái)關(guān)于織物熱濕傳遞方面的新進(jìn)展，分析了現(xiàn)有織物傳熱傳濕數(shù)值模擬研究中存在的問(wèn)題，提出在創(chuàng)建織物三維方向上的熱濕耦合模型時(shí)，要綜合考慮織物本身的交織結(jié)構(gòu)特征和紗線的物理性能；在數(shù)值分析過(guò)程中要充分考慮實(shí)際應(yīng)用條件下織物材料物理性能的變化，進(jìn)一步優(yōu)化織物傳熱傳濕數(shù)值模型，提高模擬計(jì)算的準(zhǔn)確度。

織物； 熱濕傳遞； 數(shù)值模擬； 熱濕耦合

近年來(lái)，多孔介質(zhì)的傳熱傳質(zhì)研究有了較大的發(fā)展，在許多工程技術(shù)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用[1]，例如建筑材料的節(jié)能保溫問(wèn)題，巖層的蓄熱、蓄冷過(guò)程，太陽(yáng)能的蓄熱儲(chǔ)能，植物與土壤中的濕熱遷移現(xiàn)象，化學(xué)品的分離提純，谷物、木材和紡織品的干燥及石油熱采等[2]。由于紡織材料也是多孔介質(zhì)，將多孔介質(zhì)的傳熱傳質(zhì)方法引入到紡織材料的傳熱傳濕過(guò)程中具有很大可行性。目前研究紡織材料傳熱性能的方法主要有實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬[3]。紡織材料熱防護(hù)性能的測(cè)評(píng)主要依靠物理實(shí)驗(yàn)，該方法具有破壞性及不可重復(fù)性[4]?？椢餆釢駭?shù)值模擬是利用計(jì)算機(jī)軟件建模，通過(guò)數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)織物傳熱傳濕特性進(jìn)行評(píng)估。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值模擬方法的應(yīng)用范圍、規(guī)模、解題速度和精確度都有很大的進(jìn)展[3]，這種方法可以代替大量的實(shí)驗(yàn)，具有快速、安全環(huán)保和成本低的優(yōu)點(diǎn)[5]。

服裝和熱防護(hù)材料的設(shè)計(jì)均需考慮紡織材料的傳熱傳濕特性。它對(duì)于人體著裝的舒適性和紡織品的熱防護(hù)效能非常重要。纖維材料內(nèi)水分的變化對(duì)纖維熱傳導(dǎo)的影響很大，而纖維材料內(nèi)部溫度分布的變化，又會(huì)影響纖維的傳濕[6]。采用數(shù)值模擬的方法研究織物的熱濕傳遞特性，以此預(yù)測(cè)紡織材料的隔熱性能和舒適性能，從而為新型熱防護(hù)材料、服裝面料的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供科學(xué)的理論指導(dǎo)[7]。本文主要介紹了國(guó)內(nèi)外多孔纖維織物的傳熱傳質(zhì)方面的研究進(jìn)展，并指出了今后織物熱濕數(shù)值模擬研究的發(fā)展方向。

1 織物熱濕傳遞的機(jī)制分析

傳熱是熱量從高溫區(qū)域向低溫區(qū)域傳播的過(guò)程，是由溫差引起的。熱量在多孔纖維織物中的傳遞方式有熱傳導(dǎo)、對(duì)流以及輻射3種形式[8]。

熱傳導(dǎo)是靜止物質(zhì)內(nèi)的分子、原子以及自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的熱量傳遞方式[8]。

對(duì)流是多孔材料內(nèi)部孔隙的流體宏觀運(yùn)動(dòng)而引起流體各部分之間產(chǎn)生相對(duì)位移，導(dǎo)致冷、熱流體相互摻混所產(chǎn)生的熱量傳遞方式。由于流體分子不規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，熱對(duì)流必然伴隨熱傳導(dǎo)[8]。

物體通過(guò)發(fā)生電磁波來(lái)傳遞熱量的方式稱為輻射傳熱[8]。

在實(shí)際的傳熱過(guò)程中，這3種傳遞方式并不是單獨(dú)存在的，可以互不依靠地同時(shí)發(fā)生。由于多孔纖維織物內(nèi)部的纖維之間、紗線之間或紗線中纖維之間的縫隙孔洞相對(duì)較小，一般情況下，熱傳導(dǎo)處于主導(dǎo)地位，而熱對(duì)流和熱輻射貢獻(xiàn)較小[9]，但在較高溫度條件下，熱輻射是不容忽視的。

從宏觀上看，多孔纖維織物為纖維與空氣的集合體，通常情況下，空氣中含有一定的水分，在傳熱過(guò)程中，也會(huì)有水分的傳遞與吸收，與傳熱同時(shí)存在并相互影響。不同纖維的吸濕能力不同，纖維的吸濕放熱會(huì)引起織物溫度的變化，同時(shí)溫度的升高又會(huì)引起水蒸氣飽和，蒸氣濃度變大，進(jìn)而引起蒸發(fā)量的變化[10]。織物的熱濕傳遞是一個(gè)非獨(dú)立的動(dòng)態(tài)過(guò)程，熱和濕的傳遞過(guò)程是耦合的，織物的熱阻受纖維吸濕與放濕的影響[11]。因此，多孔纖維織物內(nèi)部熱傳遞過(guò)程通常包括纖維、水分、水蒸氣的熱傳遞、水蒸氣的擴(kuò)散、液態(tài)水的蒸發(fā)及水蒸氣的液化等過(guò)程[12]。圖1示出多孔材料微觀結(jié)構(gòu)內(nèi)各相之間熱質(zhì)傳遞、相變及化學(xué)反應(yīng)示意圖。

多孔纖維織物結(jié)構(gòu)具有多樣性和隨機(jī)性，其內(nèi)部熱濕傳遞過(guò)程通常復(fù)雜多變。因此，對(duì)于不同條件下纖維材料的傳熱傳濕過(guò)程，要分別建立其熱濕傳遞數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)值模擬。

2 織物熱濕傳遞數(shù)值模擬研究進(jìn)展

建立織物內(nèi)熱濕傳遞數(shù)學(xué)模型，提供更為準(zhǔn)確的計(jì)算方法，可為纖維材料的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)提供理論基礎(chǔ)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者對(duì)織物熱濕傳遞數(shù)值模擬進(jìn)行了廣泛深入的研究，在傳熱理論、計(jì)算方法及模擬工具等方面都有了進(jìn)一步的發(fā)展。

2.1 模型的建立與分析

早在1948年，Henry[13]建立了熱濕耦合數(shù)學(xué)模型并且分析了纖維的熱濕傳遞性能。為了簡(jiǎn)化模型，他認(rèn)為纖維吸濕后體積不發(fā)生變化，且纖維與環(huán)境中的熱平衡瞬間即可完成，其模擬數(shù)值與實(shí)際結(jié)果偏差較大，因此該模型并沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用。Neves S F等[14]認(rèn)為在紡織材料熱濕傳遞過(guò)程中纖維的內(nèi)部存在水分，將織物看作是一種氣固兩相的均勻介質(zhì)，且纖維內(nèi)的水分是不可移動(dòng)的，建立沿織物厚度方向的一維傳熱模型，通過(guò)計(jì)算驗(yàn)證該模型的有效性，并對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行了靈敏度分析，結(jié)果顯示纖維中保留的水分在織物熱濕傳遞過(guò)程中是不可忽略的，對(duì)其溫度和濕度的分布影響顯著。由于空氣和水分對(duì)溫度敏感，2011年Ding Dan等[15]假定織物模型中空氣和水分是溫度的函數(shù)，忽略環(huán)境條件對(duì)流傳熱、輻射傳熱的影響，且認(rèn)為織物中的空氣為靜止空氣，不發(fā)生流動(dòng)。假定織物在水平方向的尺度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于垂直方向的尺度，求解一維方向上溫度和水蒸氣濃度在整個(gè)織物層的分布，計(jì)算織物的熱阻和濕阻。

當(dāng)相對(duì)濕度瞬變期間，熱和濕的傳遞過(guò)程是耦合的，其傳遞機(jī)制比較復(fù)雜，包括相變和多組分流體的流動(dòng)。該過(guò)程中，濃度和壓力差驅(qū)動(dòng)水蒸氣和空氣發(fā)生相對(duì)擴(kuò)散和對(duì)流通過(guò)織物，多相(流體、纖維、氣體)熱傳導(dǎo)和氣體的對(duì)流，相變以多種形式出現(xiàn)，包括蒸發(fā)、冷凝、纖維吸收水分等[16]。以往關(guān)于熱濕傳遞的理論與實(shí)驗(yàn)研究沒(méi)有考慮影響織物熱濕傳遞的物理因素，如纖維的吸附與解吸，自由水的冷凝與蒸發(fā)等。2007年Wang Ruomei等[17]結(jié)合熱濕傳遞過(guò)程中的物理現(xiàn)象，考慮了纖維吸附和釋放水分、自由水的冷凝和蒸發(fā)、水分的擴(kuò)散和熱的傳導(dǎo)等[18]，并將輻射傳熱考慮在內(nèi)，采用有限元體積法計(jì)算模型，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有良好的一致性。2005年，F(xiàn)an Jintu等[19]結(jié)合多孔纖維織物中濕傳遞過(guò)程中相變和水分的移動(dòng)，建立了熱濕傳遞數(shù)學(xué)模型，如圖2所示。

模型認(rèn)為水分的移動(dòng)是由水蒸氣壓力、纖維吸濕以及自由水的運(yùn)動(dòng)引起的。假定織物內(nèi)部纖維排列是各向同性的，纖維吸濕后體積不發(fā)生變化。然而該模型熱和濕的傳遞僅限于一維方向，并且忽略了多孔纖維織物液態(tài)水的毛細(xì)效應(yīng)，為了改進(jìn)模型，2009年Mao Aihua 和 Li Yi[20]根據(jù)纖維沿縱向和橫向通過(guò)芯吸(見(jiàn)圖3)和吸濕進(jìn)行濕傳遞，并且結(jié)合與傳熱傳濕相關(guān)的基本物理定律如傅里葉定律(傳熱)、菲克第一定律(傳濕)、達(dá)西定律(液態(tài)水傳遞)等提出建立一個(gè)可測(cè)量的參數(shù)化模型?？刂品匠蘙20]為

水蒸氣的質(zhì)量守恒方程：

能量守恒方程：

(ωaλv+ωlλl)εfΓf-λlgΓlg

液態(tài)水的質(zhì)量守恒方程：

式中：Ca為纖維孔隙內(nèi)水蒸氣濃度，kg/m3；εa為水蒸氣體積分?jǐn)?shù)；εl為液態(tài)水體積分?jǐn)?shù)；εf為纖維的體積分?jǐn)?shù)；Da紡織材料內(nèi)水蒸氣擴(kuò)散系數(shù)，m/s；Dl紡織材料中液態(tài)水的擴(kuò)散系數(shù)，m/s；τl、τa分別為紡織材料液態(tài)水?dāng)U散的有效彎曲通道和水蒸氣擴(kuò)散的有效彎曲通道；ωa、ωl分別為纖維表面吸附的汽態(tài)水和液態(tài)水的含量；Γlg，Γf分別為液態(tài)水/水蒸氣的蒸發(fā)/凝結(jié)速率和水分的有效吸附速率；cv為紡織材料的體積比熱容，J/(m3·K)；FL(R)分別為控制單元內(nèi)織物左側(cè)到右側(cè)傳遞的總的熱輻射，W/m2；λlg為蒸發(fā)/凝結(jié)傳質(zhì)系數(shù)，m/s；λv為纖維吸附/解吸水蒸氣所產(chǎn)生的熱量，kJ/kg；，λl為纖維吸附/解吸液態(tài)水所產(chǎn)生的熱量，kJ/kg；ρl液態(tài)水的密度，kg/m3。

該模型能夠模擬液態(tài)水沿多維方向擴(kuò)散的熱濕傳遞過(guò)程，可用于智能服裝或者功能材料的設(shè)計(jì)。

2007年Li Yongbao等[21]研究了纖維層的孔隙度和透氣性對(duì)傳熱傳濕的影響，在不同織物的參數(shù)和邊界條件下，引入有限元體積法計(jì)算織物中溫度、凝結(jié)水和水分濃度的分布?？椢锸抢w維的集合體，纖維與纖維之間、紗線與紗線之間、紗線與紗線在空間的幾何分布使得織物內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。以上模型考慮了傳熱及水氣的蒸發(fā)、擴(kuò)散、凝結(jié)，未考慮紡織品的結(jié)構(gòu)特征、孔隙率、孔隙的形態(tài)對(duì)熱濕傳遞的影響[22]，不能反映熱濕傳遞的本質(zhì)。程建新[23]將水蒸氣和空氣在織物內(nèi)視為一維流體，建立“平行圓柱孔”孔隙形態(tài)結(jié)構(gòu)特征的織物熱濕傳遞方程，采用有限差分法對(duì)穩(wěn)態(tài)模型進(jìn)行求解，其數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合程度良好。以往的織物傳熱，將織物內(nèi)部看成纖維與孔隙均勻混合體或者簡(jiǎn)單地將纖維與空氣平行排列，無(wú)法準(zhǔn)確了解織物內(nèi)部的溫度分布。Jaganathan S等[24]將大多數(shù)纖維材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為3類(見(jiàn)圖4)，即：?jiǎn)蜗蚪Y(jié)構(gòu)，所有圓柱形纖維的纖維軸互相平行排列；分層結(jié)構(gòu)，圓柱形纖維的纖維軸在垂直于熱流方向的平面內(nèi)隨機(jī)排列；三維各向同性結(jié)構(gòu)，纖維軸沿任意方向隨機(jī)排列。Arambakam R等[25]在此基礎(chǔ)上利用數(shù)值模擬的方法研究不同微觀結(jié)構(gòu)纖維的有效熱導(dǎo)率。但是該模型只適用于熱傳遞過(guò)程中熱傳導(dǎo)占主要地位的情況，不適用高溫條件傳熱(考慮輻射傳熱)和卷曲纖維材料以及多組分纖維材料，而且這是針對(duì)非織材料傳熱的模擬，模型求解過(guò)程中不考慮織物結(jié)構(gòu)相的影響。

范堅(jiān)等[26]建立了織物單元結(jié)構(gòu)二維傳熱的數(shù)值模型，可模擬在熱量從人體皮膚通過(guò)織物過(guò)程中溫度的分布規(guī)律，并且比較了平紋/斜紋織物的傳熱。然而該模型并沒(méi)有考慮輻射和對(duì)流傳熱、濕傳遞以及熱濕耦合的影響。為了更全面地描述織物中各種傳熱、傳濕過(guò)程，高瑞霞等[27]從織物的結(jié)構(gòu)分析，綜合考慮了織物內(nèi)的導(dǎo)熱、對(duì)流、輻射與相變等現(xiàn)象，同時(shí)考慮了熱與濕的相互耦合作用，建立了平紋機(jī)織物單元結(jié)構(gòu)熱濕傳遞的數(shù)值模型，研究在熱濕從人體皮膚通過(guò)織物傳遞過(guò)程中任意時(shí)刻的熱流量和濕流量在織物內(nèi)部的傳遞規(guī)律。但是模型中織物的幾何結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，沒(méi)有考慮織物的物理參數(shù)、織物的毛細(xì)效應(yīng)、厚度變化以及高溫條件下面料的熱分解對(duì)傳熱傳濕的影響。

2.2 數(shù)值模擬計(jì)算

在傳熱領(lǐng)域中，求解導(dǎo)熱問(wèn)題的方法有分析解法、近似分析解法和數(shù)值解法等。數(shù)值解法可求解幾何形狀不規(guī)則，邊界條件復(fù)雜或呈非線性的導(dǎo)熱問(wèn)題[28]。多孔纖維織物的熱濕微分方程的計(jì)算一般采用數(shù)值解法，常用的數(shù)值解法是有限單元法、有限體積法、有限差分法以及控制體積-時(shí)間域遞歸算法[29]。 基于熱濕耦合模型，對(duì)有效、可行的數(shù)值求解方法進(jìn)行探索。Hang X D等[30]提出一種離散的半隱式有限元體積法來(lái)研究多孔織物的熱濕傳遞。徐定華等[31]提出熱濕耦合的強(qiáng)非線性方程組，首先對(duì)該方程組解耦，然后通過(guò)有限差分和數(shù)值積分法把原方程離散為一個(gè)多元非線性方程組，選用牛頓迭代法求解，從而計(jì)算出織物內(nèi)部的溫度分布、水蒸氣質(zhì)量通量和水蒸氣壓力的分布，數(shù)值結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合，從而說(shuō)明了算法的有效性和可行性。為了計(jì)算不同環(huán)境條件下溫度、水蒸汽濃度、水分含量在不同織物中的分布，Xu Dinghua等[29]提出一種無(wú)條件穩(wěn)定隱式迭代算法求解非線性偏微分方程。程建新[23]將耦合方程組的解耦與有限差分算法相結(jié)合，將方程離散轉(zhuǎn)化為顯式差分方程，求得模型的解。

隨著優(yōu)化數(shù)值計(jì)算方法的不斷進(jìn)步，以及各種計(jì)算軟件的應(yīng)用，數(shù)值模擬計(jì)算的速度和準(zhǔn)確度都得到了很大的提高。以采用計(jì)算軟件Matlab語(yǔ)言編程求解數(shù)學(xué)模型為例，根據(jù)求得數(shù)值解，可繪出織物內(nèi)溫度、濕度隨時(shí)間變化的分布圖。除此之外，ANSYS軟件，由于建模簡(jiǎn)單、求解快速，能實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)及多場(chǎng)耦合功能，成為應(yīng)用最廣泛的有限元分析軟件之一。

3 織物熱濕傳遞性能測(cè)試方法

數(shù)值模擬方法為解決復(fù)雜的傳熱傳濕分析計(jì)算提供了有效的途徑，但其關(guān)鍵點(diǎn)是與實(shí)際的符合程度，常用實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)數(shù)值模擬的有效性進(jìn)行驗(yàn)證。目前，織物傳熱傳濕性能的主要測(cè)試方法有：織物微氣候測(cè)試儀、熱防護(hù)性能儀(TPP)、暖體假人、燃燒假人、微型CT掃描儀等。

織物微氣候儀能夠快速測(cè)量皮膚、空氣層、織物以及與外界環(huán)境溫濕度的動(dòng)態(tài)變化。劉麗英[32]建立的數(shù)值模型研究了滌、棉織物微小氣候內(nèi)動(dòng)態(tài)溫濕度的分布，利用微小氣候測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量織物的微小氣候空間內(nèi)溫濕度的變化來(lái)驗(yàn)證模型。熱防護(hù)性能儀是將織物樣品放置在熱流量可控的模擬火場(chǎng)，通過(guò)織物后面的熱流傳感器測(cè)量皮膚達(dá)到二度燒傷所需的時(shí)間，用該條件下TPP值來(lái)評(píng)價(jià)織物的熱防護(hù)性能。暖體假人是模擬人體與環(huán)境之間熱濕交換的儀器，可以用來(lái)測(cè)量服裝的蒸發(fā)阻抗和評(píng)價(jià)其熱濕傳遞性能。Lu Yehu等[33]基于出汗暖體假人研究了出汗率對(duì)于服裝真實(shí)的蒸發(fā)阻抗的影響。燃燒假人實(shí)驗(yàn)是以燃燒假人作為人體的替身，通過(guò)假人表面的熱流傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，從而分析評(píng)價(jià)防火服的整體熱防護(hù)性能。燃燒假人系統(tǒng)可以作為火災(zāi)環(huán)境下服裝傳熱數(shù)值模擬的一種有效的驗(yàn)證和優(yōu)化手段。盧業(yè)虎等[34]基于燃燒假人測(cè)試系統(tǒng)，研發(fā)了新型的織物高溫液體飛濺物防護(hù)性能測(cè)試儀，分析了高溫液體環(huán)境下織物的熱濕傳遞規(guī)律。Song等[35]基于燃燒假人，采用有限差分法實(shí)現(xiàn)了閃火環(huán)境中防護(hù)服裝與人體皮膚傳熱過(guò)程的模擬。微型CT是利用X射線通過(guò)對(duì)物體內(nèi)部的斷層掃描，對(duì)材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)和物質(zhì)成分進(jìn)行分析研究。Watanabe等[36]利用CT掃描儀對(duì)木材的干燥過(guò)程進(jìn)行了動(dòng)態(tài)成像研究，獲得了內(nèi)部含水率的分布。吳迪等[37]利用CT成像、結(jié)構(gòu)重構(gòu)及灰度值分析技術(shù)研究了多孔介質(zhì)內(nèi)加熱產(chǎn)生的氣液相變濕分遷移特性。

4 結(jié)論及展望

近年來(lái)，織物熱濕傳遞數(shù)值模擬取得了較大的進(jìn)展。從簡(jiǎn)單的一維穩(wěn)態(tài)熱濕傳遞模型發(fā)展到基于織物結(jié)構(gòu)參數(shù)并結(jié)合流體相變的熱濕耦合模型。模型求解方法也得到了很大的進(jìn)步，數(shù)值模擬計(jì)算的速度和準(zhǔn)確度都得到了很大的提高。

為了減小計(jì)算量，以往研究常常簡(jiǎn)化模型(如將織物看作勻質(zhì)平板)，考慮的邊界條件、織物的形態(tài)和性能都比較理想化，計(jì)算結(jié)果與真實(shí)情況還有一定的偏差。目前建立的織物熱濕耦合模型大多數(shù)是從微元的基礎(chǔ)上建立模型，初步考慮到織物本身的物理性能(纖維種類、熱導(dǎo)率、水汽擴(kuò)散系數(shù))和結(jié)構(gòu)特征(織物結(jié)構(gòu)相、紗線、單層/多層、紗線與紗線的孔隙結(jié)構(gòu)等)對(duì)傳熱傳濕的影響，在今后的研究中應(yīng)深入研究多孔纖維織物的熱濕傳遞機(jī)制，建立完善的織物傳熱傳濕數(shù)值模型將成為傳熱領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。以往著重于研究一維條件下單層織物的熱濕傳遞，探索多層織物和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的織物在三維方向的熱濕耦合機(jī)制及模型，還存在著較多困難，有待進(jìn)一步深入研究。此外，不同的織物在傳熱傳濕的過(guò)程中，吸濕后體積會(huì)發(fā)生膨脹，高溫情況下也會(huì)有一定程度的收縮。因此，根據(jù)研究的纖維種類和應(yīng)用環(huán)境，今后應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化織物傳熱傳濕模型與提高計(jì)算的精度。

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Research progress of numerical simulation on heat and moisture transfer in porous textiles

WANG Hongmei1, ZHENG Zhenrong1, ZHANG Nannan1, ZHANG Yushuang1, ZHAO Xiaoming1，2

(1. School of Textiles, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387, China; 2. Key Laboratory of Advanced Textile Composites of Ministry of Education, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387, China)

Research of numerical simulation of heat and moisture transfer can provide theoretical foundation for the preparation and heat-moisture properties evaluation of porous textiles. Based on the heat and moisture transfer mechanism, new progress of the heat and moisture transfer through fabrics was summarized in terms of heat and moisture transfer models, numerical simulation methods and test methods of fabric heat-moisture transport properties, and the problems existing in the numerical simulation of heat and moisture transfer in fabric were analyzed. Taking into consideration interweave structure characteristics of fabric and the physical properties of the yarn was proposed when coupled heat and moisture transfer model established in three-dimensionl. In addition, the change of material physical properties depending on practical application conditions was considered in the process of numerical analysis, heat and moisture transfer numerical model of fabric need further optimize and the improvement of the accuracy.

fabric; heat and moisture transfer; numerical simulation; heat and moisture coupling

10.13475/j.fzxb.20150907007

2015-09-28

2016-07-04

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51206122)；天津科委自然科學(xué)基金項(xiàng)目(13JCQNJC03000)；中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)項(xiàng)目(2012002)

王紅梅(1989—)，女，碩士生。主要研究方向?yàn)闊岱雷o(hù)紡織品的開(kāi)發(fā)。鄭振榮，通信作者，E-mail：tianjinzhengzr @163.com。

TS 101.3

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