基于三维间隔织物的隔热服传热模拟

K.Krause，P.Grünefeld，L.Barth，L.Lechthaler，C.Peiner，T.Gries

亚琛工业大学 纺织技术研究所(德国)

ZIM项目HEATex(编号：ZF4018754CJ6)旨在开发一种具有三维间隔编织和相变性能的隔热纺织品。采用这种纺织品可制作高温环境下工人穿着的内衣。在德国，大约有10%的工人在高温场所工作(锻造和铸造金属、玻璃、陶瓷和钢铁产品，消防等)。隔热纺织品可防止外部防护服与皮肤直接接触，改善人体自身水分的吸收和运输。隔热纺织品中的固相相变材料在相变过程中可吸收大量的能量，附加的铝层则用作辐射反射器。为通过抽象的形式研究纺织品的隔热效果，本文在进行试验测试的同时，建立了一个仿真模型，以实现在较短的时间内对不同层结构和纺织结构的适用性进行测试。采用法国Dassault Systèmes公司的仿真软件Abaqus/CAE创建仿真模型。

1 模拟模型/解决方法的建立

在仿真过程中，通过适当的假设对隔热纺织品的实际环境进行了简化。由对流造成的隔热纺织品的传热可忽略不计，因为在紧密贴身的防护服下，仅发生少量的空气流动。上层防护面料可减少传入的辐射热，因此理想状态下防护服的热辐射可忽略不计。由于辐射强度低，因此隔热内衣的热辐射也可忽略。

接下来，在适当的假设下，对隔热纺织品的子系统进行简化。假设纺织层为具有各向同性材料特性的固体材料组成。通过调整材料参数，可考虑纺织层内空气夹杂物及同一层内不同材料的使用。材料参数采用各织物层的材料参数的平均值。调整材料参数中的质量密度、导热系数和比热容来模拟织物模型的热传递。……