[发明专利]一种预测织物热防护性能的方法

摘要

本发明公开了一种预测织物热防护性能的方法，该方法基于纱线的几何结构和交织路径建立起织物的三维几何模型，在此基础上研究热在织物内的传递过程，预测织物热防护性能。与现有技术相比，本发明方法是基于织物的三维几何模型研究织物内的热传递过程，与以往将织物看作匀质平板的预测相比起结果会更加准确；创造性的提出了织物域与空气域两个概念，充分地考虑了织物单元模型中空气组分对传热的影响，使预测结果更加接近于实际情况。本发明织物热防护性能预测方法的推广将有助于热防护织物的制备和评估，有利于缩短试验流程和时间，同时有利于节能减排。

主权项

一种预测织物热防护性能的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）测试织物的组织结构、织物的纱线几何结构参数和纤维的物理性能；其中，测试织物的组织结构包括：测试织物组织、织物厚度；测试纱线的几何结构参数包括：测试纱线宽、高、间距及截面形状，单根纱线内所含纤维根数、纱线线密度；测试纤维的物理性能包括：测试纤维的直径、密度、纤维表面积；（2）根据步骤（1）中所测试出的织物的纱线几何结构参数构建纱线模型，并将步骤（1）中所测得的纤维物理性能参数赋予纱线；根据步骤（1）中所测得的织物组织结构，建立纱线的交织路径函数，构建织物的三维几何模型，获得织物域，并根据步骤（1）中所得的织物厚度定义织物纱线周围的空气域；其中，根据纱线的几何结构参数构建纱线模型具体为：基于现有纱线的电镜照片，根据纱线的高、宽及横截面形状构建出单根纱线；再根据相邻纱线的间距和纱线的交织路径函数构建出织物三维几何模型，纱线的交织路径函数是指按照实测织物中单根纱线上下屈曲的特点，建立该纱线的路径函数；（3）将步骤（2）中所得的织物三维几何模型递交给大型有限元分析软件，分别将织物域和空气域的热物理性能参数赋予给模型，对织物单元模型施加边界条件和热载荷，利用热传递方程和能量守恒方程求解织物中温度场的分布，从而预测织物热防护性能；其中，织物域和空气域的热物理性能参数包括：织物与空气的密度、织物与空气的比热容和织物与空气的导热系数；对于织物内温度场的分布，根据热载荷的不同，利用特定热传递方程和能量守恒方程确定该织物的温度分布；上述特定热传递方程为：傅里叶定律、牛顿冷却方程或斯忒潘‑玻耳兹曼定律。