本文關(guān)鍵詞：玻璃纖維織物熱傳遞的數(shù)值模擬研究

  更多相關(guān)文章： 機(jī)織物 數(shù)值模擬 有限元方法 熱傳遞 涂層織物 石油管道

【摘要】：數(shù)值模擬技術(shù)將織物虛擬化,構(gòu)建織物的三維幾何模型并利用有限元方法對(duì)其性能進(jìn)行分析,是近幾年來(lái)研究的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的熱防護(hù)材料開(kāi)發(fā)均以高溫環(huán)境為基礎(chǔ),這既加大成本又降低效率,而計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在紡織中的應(yīng)用可在一定程度上緩解這些問(wèn)題。通過(guò)建立織物熱傳遞模型,可經(jīng)濟(jì)而迅速地預(yù)測(cè)材料的防護(hù)性能,為材料的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。本文研究基于織物幾何結(jié)構(gòu)對(duì)織物建立模型,首先織造了5種單層織物和兩種雙層織物并測(cè)量了各織物以及紗線(xiàn)的各項(xiàng)性能參數(shù),包括織物厚度、導(dǎo)熱系數(shù)和比熱,紗線(xiàn)的寬、高和間距等,再利用織物建模技術(shù),通過(guò)設(shè)置紗線(xiàn)路徑、織物截面形狀得到織物模型。所得模型能準(zhǔn)確地描述織物中紗線(xiàn)的空間結(jié)構(gòu),得到較逼真的三維立體的模擬效果且與原有研究中將織物定義為勻質(zhì)平板相比,本模型更加貼近織物的實(shí)際情況。本文探究了織物熱分析方法,熱分析中,對(duì)所構(gòu)建的織物幾何模型在有限元分析中能夠分別定義織物內(nèi)的紗線(xiàn)組分和空氣組分,賦予其各自的物理性能參數(shù)。且織物系統(tǒng)各部分接觸良好。將所構(gòu)建模型用于熱分析,得到了織物受熱后不同時(shí)刻的溫度分布和溫升曲線(xiàn)圖。結(jié)果表明織物內(nèi)的溫度沿著熱量傳遞的方向由上向下均勻上升。且織物中浮長(zhǎng)線(xiàn)長(zhǎng)度和組織類(lèi)型,會(huì)影響到熱量在織物中的傳遞規(guī)律,即織物結(jié)構(gòu)越疏松,浮長(zhǎng)線(xiàn)越長(zhǎng),織物內(nèi)孔隙越大,所含空氣量越多,織物背面溫度較低,因此隔熱性也較好。通過(guò)燒蝕試驗(yàn)驗(yàn)證了數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果非常接近。最后,將本課題建立的織物傳熱模型應(yīng)用于涂層織物和輸油管道保溫織物的傳熱過(guò)程模擬,結(jié)果表明利用數(shù)值方法獲得的模擬結(jié)果能夠反映試驗(yàn)的真實(shí)效果,這也說(shuō)明基于織物幾何結(jié)構(gòu)構(gòu)建的織物傳熱模型可為今后熱防護(hù)材料的制備和性能評(píng)估提供理論基礎(chǔ),具備一定的實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：機(jī)織物 數(shù)值模擬 有限元方法 熱傳遞 涂層織物 石油管道
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ171.777.7
【目錄】：

• 學(xué)位論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)3-4
• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 前言10
• 1.2 數(shù)值模擬在紡織中的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 數(shù)值模擬在國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀11
• 1.2.2 數(shù)值模擬在國(guó)外的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本課題的意義及研究?jī)?nèi)容12-14
• 1.3.1 研究意義12
• 1.3.2 本課題的研究?jī)?nèi)容12-14
• 第二章 隔熱材料傳熱的理論基礎(chǔ)14-22
• 2.1 隔熱材料概述14-15
• 2.1.1 隔熱材料定義及分類(lèi)14
• 2.1.2 隔熱整理技術(shù)14-15
• 2.2 傳熱的基本理論15-17
• 2.2.1 傳熱學(xué)經(jīng)典理論15
• 2.2.2 熱傳遞方式15-17
• 2.3 有限元法17-20
• 2.3.1 有限元法的基本思想17-18
• 2.3.2 有限元法對(duì)機(jī)織物的適應(yīng)性18
• 2.3.3 微分方程的等效積分形式18-19
• 2.3.4 瞬態(tài)熱傳遞19-20
• 2.4 本章小結(jié)20-22
• 第三章 織物幾何建模22-36
• 3.1 建模參數(shù)測(cè)試22-25
• 3.1.1 織物厚度23
• 3.1.2 紗線(xiàn)的寬、高和間距23
• 3.1.3 纖維密度23-24
• 3.1.4 纖維直徑24
• 3.1.5 纖維表面積24-25
• 3.1.6 每根紗線(xiàn)所含纖維數(shù)25
• 3.2 織物建模技術(shù)25-28
• 3.2.1 紗線(xiàn)彎曲路徑25
• 3.2.2 紗線(xiàn)截面25-28
• 3.2.3 紗線(xiàn)的性能參數(shù)28
• 3.3 單層織物建模28-32
• 3.3.1 織物的織造及參數(shù)測(cè)量結(jié)果28-29
• 3.3.2 建模結(jié)果29-32
• 3.4 雙層織物模型32-34
• 3.4.1 雙層織物建模結(jié)果32-34
• 3.5 本章小結(jié)34-36
• 第四章 熱傳遞數(shù)值模擬與隔熱性能分析36-48
• 4.1 熱分析概述36-38
• 4.2 燒蝕實(shí)驗(yàn)測(cè)試38-39
• 4.3 單層織物數(shù)值模擬39-44
• 4.3.1 各織物熱性能參數(shù)39-40
• 4.3.2 模擬結(jié)果40-41
• 4.3.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證41-43
• 4.3.4 織物隔熱性能分析43-44
• 4.4 雙層織物數(shù)值模擬44-46
• 4.4.1 織物熱性能參數(shù)44
• 4.4.2 模擬結(jié)果44-45
• 4.4.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證45-46
• 4.5 本章小結(jié)46-48
• 第五章 模擬方法的應(yīng)用48-60
• 5.1 涂層織物厚度對(duì)隔熱的影響48-54
• 5.1.1 涂層的制備48-49
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)基布49-50
• 5.1.3 涂層織物模型50
• 5.1.4 涂層織物傳熱分析50-53
• 5.1.5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證53-54
• 5.2 輸油管道的熱傳遞模擬54-59
• 5.2.1 隔熱材料性能參數(shù)55-56
• 5.2.2 管道保溫層模型56
• 5.2.3 熱分析56-57
• 5.2.4 模擬結(jié)果分析57-58
• 5.2.5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證58
• 5.2.6 數(shù)據(jù)分析58-59
• 5.3 本章小結(jié)59-60
• 第六章 結(jié)論與展望60-62
• 6.1 結(jié)論60-61
• 6.2 展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-68
• 發(fā)表論文和參加科研情況68-70
• 致謝70

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：714319