一种织物热湿传输的计算方法

摘要

本发明涉及一种织物热湿传输的计算方法，包括求解相关方程获得单层织物以及多层织物中热湿传输的参数。所述计算方法中采用了偏微分方程，所述偏微分方程的计算过程通过计算机仿真进行，并根据定义的边界条件和初始条件，对离散后的方程进行求解。实施本发明的计算方法可以提供更快的计算速度，在保证结果准确性的同时，极大的提高了仿真的速度；提供了更直观的数据分析手段，为研究人员分析特定织物的热湿传递情况提供一种便利的工具。

主权项

1、一种织物热湿传输的计算方法，其特征在于，所述织物为单层时，求解下列方程获得单层织物热湿传输的参数，所述单层织物中位置为x的微分单元在t时刻的液态水、气态水以及温度的动态分布：$\frac{\partial \left({\rho }_l{ϵ}_l\right)}{\partial t}=\frac{1}{{\tau }_l}\frac{\partial }{\partial x}\left(D_l\left({ϵ}_l\right)\frac{\partial \left({\rho }_l{ϵ}_l\right)}{\partial x}\right)-{ϵ}_f{\xi }_2{\Gamma }_f-{\Gamma }_{\lg }---\left(1\right)$$\frac{\partial \left(C_a{ϵ}_a\right)}{\partial t}=\frac{1}{{\tau }_a}\frac{\partial }{\partial x}\left(D_a\frac{\partial \left(C_a{ϵ}_a\right)}{\partial x}\right)-{ϵ}_f{\xi }_1{\Gamma }_f+{\Gamma }_{\lg }---\left(2\right)$$c_v\frac{\partial T}{\partial t}=\frac{\partial }{\partial x}\left(K_{\mathrm{mix}}\left(x\right)\frac{\partial T}{\partial x}\right)+\frac{\partial F_R}{\partial x}-\frac{\partial F_L}{\partial x}+{ϵ}_f{\Gamma }_f({\xi }_1{\lambda }_v+{\xi }_2{\lambda }_l)-{\lambda }_{\lg }{\Gamma }_{\lg }---\left(3\right)$其中：a.ε_l，ε_a，ε_f分别为所述微分单元中液态水、气态水和纱线的百分含量，且满足：ε_l+ε_a＝1-ε_fb.公式1中D_l(ε_l)为多孔渗水介质中水的传输量，根据毛细管现象和Darcy定理，其计算公式为：$D_l\left({ϵ}_l\right)=\frac{\gamma \cos \theta {\sin }^2\alpha d_c{ϵ}_l^{\frac{1}{3}}}{20{\mathrm{\eta ϵ}}^{\frac{1}{3}}}$c.公式3中c_v为布料的动态体积比热，计算公式为：c_v＝ε_lc_vl+ε_fc_vf+ε_ac_va其中C_vl，C_vf，C_va分别为微分单元中液态水、气态水和纱线的动态体积比热；d.Γ_lg为蒸发/凝结量，其计算公式为：Γ_lg＝S′_vh_lg(C^*(T)-C_a)其中S’_v为有效的蒸发或凝结表面积，C^*(T)为外表局部空气中的饱和水蒸气浓度，C_a纱线表面的水蒸气浓度；S’_v的计算公式为：其中S_v为纱线的面积/体积比值，计算公式为：l为纱线的长度，r为纱线的半径；e.Γ_f为纱线内部沿着半径的方向水浓度，根据第二Fick定律纱线在圆柱坐标系统中的水蒸气传输方程以及给定的初始和边界条件计算：${\Gamma }_f=\frac{\partial C_f}{\partial t}=\frac{1}{r}\frac{\partial }{\partial r}\left(r{D}_f\frac{C_f}{\partial r}\right)$f.F_R和F_L分别为织物的微分单元中在左右两个方向上的热辐射量，在忽略纱线与织物抵消的假设下，其计算公式为：$\frac{\partial F_R}{\partial x}=-\beta F_R+\mathrm{\beta \sigma }{T}^4$$\frac{{\partial F}_L}{\partial x}=\beta F_L-\mathrm{\beta \sigma }{T}^4$g.K_mix为多孔介质织物中的有效热传导率，其计算公式为：K_mix＝ε_lK_l+(ε_a+ε_f)K_fab其中K_fab为通过试验得到的潮湿织物中的动态热传导率，K_l为水的热传导率。