项目名称: 基于纱线交织结构的织物热传递数值模拟

项目编号: No.51206122

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 工程热物理与能源利用学科

项目作者: 郑振荣

作者单位: 天津工业大学

项目金额: 25万元

中文摘要: 织物的组织结构与其热传递性能有很大关系,在探讨织物的组织结构与热传递关系时,一般采用ANSYS软件内置的单元模型如三角形、四边形等模拟织物结构,将织物材料简单看作匀质平板,用有限差分法将求解区域进行矩形剖分,该方法模拟的织物结构与织物实际几何结构相差较大,影响织物传热性能模拟的准确性。本课题结合纱线结构物理参数,设计纱线交织织物的三维立体单元,运用接口文件结合有限体积法及有限元方法进行数值模拟,通过解热传递的能量方程,得到纤维织物内的温度场分布。基于该理论模型,再结合最优化理论、曲面响应等方法改进纤维分布规律、织物组织及孔隙率等参数,设计具有更好隔热性能的织物。利用数值模拟方法对纤维基多孔材料的热传递性能进行模拟,可为各种纤维隔热产品的设计、隔热性能的评估和优化等提供重要的理论基础。

中文关键词: 织物;几何模型;有限元方法;热传递;

英文摘要: The fabric texture has an important effect on its heat transfer property. Previous research shows that the processes of heat transfer was usually investigated by finite volume method, the triangle and quadrilateral elements in ANSYS were usually defined to simulate the structure of fabric, which usually were regarded as uniform plate. Rectangular subdivision for fabric was used in finite difference method. There is large difference between the elements of uniform plate and fabric structure, thus, the simulating accuracy is considerably discounted. However, the basic problem of numerical experiments is accuracy. TexGen software developed by University of Nottingham will be adopted to design the heat transfer element for fabric materials in this project. Then the element data were transferred to the ANSYS by interface file. Temperature distribution in the fabric will be obtained by solving the energy equation. Based on this theoretical model, optimization of fiber distribution, fabric structure and the porosity of fabric will be studied using the optimization theory and response surface method in this project. Simulating the process of heat transfer using mathematical model and numerical method can provide the theoretical basis of development of insulating materials. The model, once completed, should provide a pow

英文关键词: fabric;geometric model;finite element method;heat transfer;

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