基于結(jié)構(gòu)參數(shù)的機(jī)織物等效熱導(dǎo)率數(shù)學(xué)建模

蔡彥 楊允出 錢江瑞

摘?要：通過分析織物內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，將組織循環(huán)內(nèi)紗線分布按規(guī)律分6類，包括交織點(diǎn)紗線重疊區(qū)域、經(jīng)（緯）紗交替穿越區(qū)域、經(jīng)（緯）紗懸浮區(qū)域、孔隙區(qū)域。通過截面積相等的方式將不規(guī)則紗線等效轉(zhuǎn)化為規(guī)則的幾何體。通過分析組織循環(huán)內(nèi)各區(qū)域紗線與空氣分布情況，結(jié)合復(fù)合材料等效熱導(dǎo)率串并聯(lián)模型，建立各微元的等效熱導(dǎo)率數(shù)值模型。在已建立的模型基礎(chǔ)上進(jìn)行算例分析，得到在維持其他紗線參數(shù)不變情況下，經(jīng)緯紗高度增加，織物整體等效熱導(dǎo)率增加;經(jīng)緯紗間距增加，織物整體等效熱導(dǎo)率降低;織物交織結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，懸浮區(qū)域數(shù)量占比越大，織物等效熱導(dǎo)率降低，其中懸浮區(qū)域數(shù)量為0的平紋織物等效熱導(dǎo)率相對(duì)最大。

關(guān)鍵詞：熱導(dǎo)率;機(jī)織物;數(shù)學(xué)模型;結(jié)構(gòu)參數(shù)

中圖分類號(hào)：TS101.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1009-265X（2021）02-0043-07

作者簡介：蔡彥（1995-），男，浙江湖州人，碩士研究生，主要從事服裝熱舒適性方面的研究。

Abstract：The yarn distribution in weaving unit is classified into six categories according to the rule by analyzing the internal structure of fabric， including overlapping area of yarn at interlacing point， alternating crossing area of warp （weft） yarn， suspension area of warp （weft） yarn and pore area. The irregular yarns are transformed into regular geometries by means of equal cross-sectional area. Based on the analysis of yarn and air distribution in each area of the weaving unit and the series-parallel model of composite equivalent thermal conductivity， numerical models of equivalent thermal conductivity for each element were established. Analysis of examples based on the established models indicates that with other yarn parameters remaining unchanged， the overall equivalent thermal conductivity of fabrics increases as the yarn height increases; the overall equivalent thermal conductivity decreases as the yarn spacing increases; the equivalent thermal conductivity decreases as the complexity of the fabric interweaving structure increases and the proportion of suspended area increases. The equivalent thermal conductivity of plain weave fabrics with 0 suspended areas is relatively largest.

Key words：thermal conductivity; woven fabric; mathematical modeling; structural parameters

織物的傳熱性能是影響服裝熱舒適性的一個(gè)重要因素，在功能性服裝的設(shè)計(jì)及織物服用舒適性優(yōu)化中受到了廣泛關(guān)注。織物，無論是機(jī)織還是針織，都由包含多孔材質(zhì)紗線和孔隙的重復(fù)單元構(gòu)成，其中機(jī)織物主要是由經(jīng)緯紗交織而成。為了探究機(jī)織物內(nèi)部傳熱機(jī)理，需對(duì)內(nèi)部紗線及空隙的幾何結(jié)構(gòu)、各級(jí)材料物理屬性與織物的傳熱性能的關(guān)系進(jìn)行深入分析、建模。許多學(xué)者基于統(tǒng)計(jì)模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、有限元方法，分形模型、物理建模等開展了關(guān)于纖維集合體或織物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)其傳熱性能影響、預(yù)測研究。吳海軍等[1]利用相關(guān)性分析法，對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下織物的傳熱性能進(jìn)行了研究。李麗等[2]基于兩相復(fù)合介質(zhì)的等效熱導(dǎo)率模型，運(yùn)用順變平面熱源法對(duì)環(huán)氧樹脂-纖維集合體進(jìn)行測試，得出其等效熱導(dǎo)率，并驗(yàn)證了其各向異性。肖紅[3]通過構(gòu)建瞬態(tài)以及穩(wěn)態(tài)條件下織物傳熱方程，并通過制備樣品測試其傳熱性能，驗(yàn)證了所建立方程的適用性。也有通過統(tǒng)計(jì)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來分析各變量的對(duì)傳熱性能、熱阻的影響。Bhattacharjee等[4]將各類織物參數(shù)進(jìn)行組合，通過響應(yīng)面統(tǒng)計(jì)分析法，探究各參數(shù)集體效應(yīng)對(duì)熱阻的影響，由于大部分織物結(jié)構(gòu)參數(shù)為相互耦合關(guān)聯(lián)，因此很難獲得單一參數(shù)與熱阻傳熱性能的明確關(guān)系。Bhattacharjee等[5]通過建立人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的方式來對(duì)qamx值和熱阻進(jìn)行模擬預(yù)測，雖然得到了預(yù)期的結(jié)果，但前期需要大量的數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練，才能得到更為準(zhǔn)確的結(jié)果。也有學(xué)者通過對(duì)傳熱現(xiàn)象的數(shù)學(xué)分析，進(jìn)行簡化處理總結(jié)成物理模型，采用物理模型來對(duì)傳熱原理進(jìn)行表征。Ismail等[6]給出了可預(yù)測平紋織物熱導(dǎo)率的理論模型，且該模型也可用于表征纖維在織物、紗線、纖維狀態(tài)下的等效熱導(dǎo)率。Zheng等[7]通過電鏡圖像實(shí)測機(jī)織物的組織結(jié)構(gòu)參數(shù)和紗線交織規(guī)律，利用Texgen建立了玻璃纖維平紋織物幾何模型，利用有限元軟件開展了織物熱傳遞數(shù)值模擬研究。Zhu等[8]通過建立孔隙結(jié)構(gòu)與多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)參數(shù)函數(shù)的方式，探究了含不飽和水分的纖維狀多孔介質(zhì)的有效導(dǎo)熱模型，預(yù)計(jì)此模型可有助于評(píng)價(jià)紡織品的熱舒適性。

以上關(guān)于織物傳熱性能的研究大都著重于傳熱方式以及各參數(shù)耦合條件下織物傳熱性能的變化情況。結(jié)合已有研究，擬從織物內(nèi)部紗線幾何參數(shù)與等效熱導(dǎo)率的影響出發(fā)對(duì)織物傳熱進(jìn)行探究。以機(jī)織物為研究對(duì)象，通過對(duì)織物組織結(jié)構(gòu)及紗線幾何形態(tài)的分析，對(duì)織物組織內(nèi)部的紗線排列按規(guī)律進(jìn)行分類;對(duì)每一類微元進(jìn)行傳熱分析，結(jié)合復(fù)合材料等效熱導(dǎo)率串并聯(lián)模型，建立便于計(jì)算的等效熱導(dǎo)率數(shù)值模型。并采用建立的數(shù)值模型，再從織物內(nèi)紗線高度、間距及交織規(guī)律三個(gè)影響條件下對(duì)熱導(dǎo)率變化情況進(jìn)行算例分析。

1?織物等效導(dǎo)熱系數(shù)建模

1.1?機(jī)織物組織循環(huán)的結(jié)構(gòu)特征及區(qū)域劃分

對(duì)于機(jī)織物結(jié)構(gòu)形態(tài)的描述通常有以下幾類經(jīng)典幾何模型：圓（橢圓）形、跑道模型、透鏡形[9]。本文以基本組織機(jī)織物為研究對(duì)象，對(duì)組織循環(huán)單元的紗線交織結(jié)構(gòu)規(guī)律進(jìn)行分析和區(qū)域細(xì)分。以2上1下左斜紋為例，將該組織循環(huán)劃分為交織點(diǎn)紗線重疊區(qū)域，紗線交替穿越區(qū)域、紗線懸浮區(qū)域和孔隙區(qū)域四類（見圖1、圖2）。由圖1可知，該斜紋組織循環(huán)共被劃分為36個(gè)基本微元區(qū)域，其中包括9個(gè)交織點(diǎn)紗線重疊區(qū)域（經(jīng)組織點(diǎn)6個(gè)、緯組織點(diǎn)3個(gè)），12個(gè)紗線交替穿越區(qū)域（經(jīng)紗交替穿越區(qū)6個(gè)、緯紗交替穿越區(qū)6個(gè)），6個(gè)紗線懸浮區(qū)域（經(jīng)紗懸浮區(qū)域3個(gè)、緯紗懸浮區(qū)域3個(gè)），9個(gè)孔隙區(qū)域。為了后續(xù)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，進(jìn)一步設(shè)定該組織的相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括經(jīng)、緯紗的寬度a1、a2，經(jīng)、緯紗的高度b1、b2，相鄰兩經(jīng)紗的間距c1，相鄰兩緯紗的間距c2。

橢圓織物幾何模型中，經(jīng)緯紗線的截面均設(shè)為橢圓形，經(jīng)緯紗線的中心軸線在交替區(qū)域采用了正弦函數(shù)曲線。為了簡化計(jì)算，紗線中心軸線的曲線形狀轉(zhuǎn)換為折線形狀（見圖2），將經(jīng)緯紗線的橢圓截面形狀采用寬度不變、面積相等的原則轉(zhuǎn)換為矩形形狀（見圖3）。

等效轉(zhuǎn)化后的經(jīng)、緯紗線高度b1′，b2′取值分別見式（1）、式（2）。

1.2?基于并聯(lián)模型的機(jī)織物組織循環(huán)各區(qū)域熱導(dǎo)率計(jì)算

織物內(nèi)部熱量傳遞的方式有熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流與熱輻射，大多數(shù)條件下，熱對(duì)流與熱輻射傳遞的熱量相較于熱傳導(dǎo)可忽略，因此本文中對(duì)于織物內(nèi)部傳熱的分析只考慮熱傳導(dǎo)?？椢锝M織循環(huán)內(nèi)各微元的等效熱導(dǎo)率采用復(fù)合材料的串并聯(lián)模型進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)熱量傳導(dǎo)的方向與兩種材料交接面平行時(shí)，為兩相并聯(lián)模型，總熱量等于分別流過兩種材料熱量之和，此時(shí)等效熱導(dǎo)率計(jì)算見式（3）。當(dāng)傳熱方向與兩種材料交接面垂直時(shí)，熱量依次通過兩種材料，為兩相串聯(lián)模型，此時(shí)等效熱導(dǎo)率計(jì)算見式（4）。

1.2.1?交織點(diǎn)紗線重疊區(qū)域的熱導(dǎo)率計(jì)算

交織點(diǎn)重疊區(qū)域是經(jīng)緯紗交織的區(qū)域，此區(qū)域中包含兩根紗線，經(jīng)緯紗見圖4。由圖4可知，紗線交織點(diǎn)處可視作空氣-經(jīng)紗以及空氣-緯紗串聯(lián)的集合體，因此采用等效熱導(dǎo)率串聯(lián)模型分別計(jì)算空氣-經(jīng)紗的等效熱導(dǎo)率λ1′，見式（5）;空氣-緯紗的等效熱導(dǎo)率λ2′，見式（6）。

圖5為紗線懸浮區(qū)域紗線分布。由圖5可知，在交織點(diǎn)處，經(jīng)緯紗呈串聯(lián)，結(jié)合式（4）的串聯(lián)模型，可得交織點(diǎn)處的等效熱導(dǎo)率計(jì)算方法，見式（7）。將λ1′，λ2′代入式（7）可得交織點(diǎn)處等效熱導(dǎo)率取值，如式（8）所示。

1.2.2?紗線懸浮區(qū)域熱導(dǎo)率計(jì)算

經(jīng)緯紗懸浮區(qū)域中只含單根的紗線，其他區(qū)域均為空氣，并且懸浮區(qū)域的兩側(cè)經(jīng)緯紗上下排列情況相同，見圖5，以經(jīng)紗為例，但又因經(jīng)緯紗幾何參數(shù)以及交織規(guī)律的不同而有所不同。由圖5可知，此區(qū)域可視為紗線與空氣的串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)模型可得經(jīng)紗懸浮區(qū)域等效熱導(dǎo)率λya的計(jì)算方法見式（9）;同理，可推得緯紗懸浮區(qū)域等效熱導(dǎo)率取值λxa，見式（10）。

式中：λxa、λya分別為經(jīng)紗懸浮區(qū)域、緯紗懸浮區(qū)域的等效熱導(dǎo)率，W/（m·K）;λ1，λ2，λa分別為經(jīng)紗、緯紗、空氣的熱導(dǎo)率，W/（m·K）;b1、b2為紗線的高度，mm。

1.2.3?紗線交替區(qū)域熱導(dǎo)率計(jì)算

紗線交替穿越區(qū)域中同懸浮區(qū)域類似，也只含一根紗線，但該紗線斜向穿越此區(qū)域，使得此區(qū)域兩側(cè)經(jīng)緯紗上下排列順序相反，見圖6，此處以經(jīng)紗為例。由圖6可知，此區(qū)域內(nèi)可視作是空氣與紗線的串聯(lián)，通過對(duì)等效轉(zhuǎn)化后紗線幾何形態(tài)的分析，運(yùn)用式（4）計(jì)算，得到經(jīng)紗交替穿越區(qū)域等效熱導(dǎo)率λy的計(jì)算方法見式（11）;同理，推得緯紗交替穿越區(qū)域等效熱導(dǎo)率λx的計(jì)算方法見式（12）。

1.3?織物單元總等效熱導(dǎo)率計(jì)算

以上完成了對(duì)機(jī)織物組織循環(huán)內(nèi)各基本微元等效熱導(dǎo)率計(jì)算公式的推導(dǎo)。而織物組織循環(huán)是由上述6類微元進(jìn)行排列組合構(gòu)成的。即可將每一組織循環(huán)視為多個(gè)基本微元的并聯(lián)。因此計(jì)算織物整體等效熱導(dǎo)率只需分別計(jì)算得到各基本微元體積占比，以及微元數(shù)量。由圖1可知，體積占比用織物俯視圖中各基本微元的面積占比表示。以圖1中2上1下左斜紋織物為例，分別計(jì)算組織循環(huán)經(jīng)緯向的長度l1，l2以及組織循環(huán)面積s，計(jì)算方法見式（13）-式（15）。

式中：l1，l2分別為組織循環(huán)經(jīng)緯向的長度，mm;m1，m2，m3，m4分別為單根經(jīng)緯紗上各模塊的個(gè)數(shù)，s為組織循環(huán)的面積，mm2。

因此各模塊微元的體積占比分別為：

組織循環(huán)內(nèi)各微元數(shù)量與機(jī)織物的組織結(jié)構(gòu)有關(guān)，結(jié)合式（4）復(fù)合材料等效熱導(dǎo)率的并聯(lián)模型，織物組織循環(huán)即織物的等效熱導(dǎo)率計(jì)算方法見式（16）。

式中：n為組織循環(huán)內(nèi)各個(gè)模塊的數(shù)量，可通過確定機(jī)織物的組織循環(huán)的交織規(guī)律來確定。以圖1中2上1下左斜紋織物為例，此時(shí)nxy取值為9、na的取值為9、nx與ny的取值為6、nxa和nya的取值為3。

2?結(jié)果與討論

由上述所建立等效熱導(dǎo)率數(shù)值計(jì)算模型可知，影響織物等效熱導(dǎo)率的主要是兩大因素：為織物內(nèi)紗線交織的方式與紗線的幾何參數(shù);織物內(nèi)部紗線以及空隙區(qū)域的空氣（或填充物）的熱導(dǎo)率。針對(duì)上述兩類影響條件，選取圖1中2上1下左斜紋織物作為算例進(jìn)行分析，織物幾何參數(shù)見表1。從織物內(nèi)部紗線間距，紗線高度以及紗線交織規(guī)律3種影響因素條件下織物等效熱導(dǎo)率的變化進(jìn)行分析。

2.1?紗線高度對(duì)等效熱導(dǎo)率的影響

首先改變經(jīng)紗高度，使經(jīng)紗在原始參數(shù)基礎(chǔ)上以0.02 mm為一個(gè)梯度逐步增加，采用已建立的數(shù)值模型計(jì)算組織循環(huán)內(nèi)各區(qū)域等效熱導(dǎo)率以及整體等效熱導(dǎo)率，結(jié)果見圖7。

由圖7可知當(dāng)經(jīng)紗高度增加時(shí)，只包含單根經(jīng)紗的懸浮區(qū)域熱導(dǎo)率會(huì)隨紗線高度的增加而逐步增大，經(jīng)紗交替穿越區(qū)域熱導(dǎo)率也同樣隨之增加，且增加幅度更為明顯，緯紗交替穿越區(qū)域與緯紗懸浮區(qū)域熱導(dǎo)率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，交織點(diǎn)等效熱導(dǎo)率未發(fā)生明顯變化，織物整體等效熱導(dǎo)率呈上升趨勢(shì)。這是因?yàn)榧喚€高度增加使得織物內(nèi)交替穿越區(qū)域與懸浮區(qū)域內(nèi)紗線所占體積占比增加，從而使得等效熱導(dǎo)率增加，反映到織物整體即為織物整體等效熱導(dǎo)率增加。

同時(shí)增加經(jīng)緯紗高度，使經(jīng)緯紗高度以同樣的梯度增加，代入已建立的數(shù)值模型計(jì)算，組織循環(huán)內(nèi)各區(qū)域模塊的等效熱導(dǎo)率以及整體等效熱導(dǎo)率計(jì)算結(jié)果見圖8。

由圖8可知，當(dāng)經(jīng)緯紗高度同時(shí)增加時(shí)，交織點(diǎn)紗線重疊區(qū)域、經(jīng)緯紗懸浮區(qū)域等效熱導(dǎo)率幾乎維持恒定，交替穿越區(qū)域等效熱導(dǎo)率則呈現(xiàn)增長趨勢(shì)，織物整體等效熱導(dǎo)率呈現(xiàn)增長趨勢(shì)。這是因?yàn)榻?jīng)緯紗懸浮區(qū)域中，經(jīng)緯紗高度同時(shí)增加時(shí)，其間紗線與空氣的體積占比變化幅度很小，幾乎保持不變，而經(jīng)緯紗交替穿越區(qū)域中紗線體積占比會(huì)因?yàn)榭椢飪?nèi)部紗線高度增加而增加，導(dǎo)致等效熱導(dǎo)率計(jì)算結(jié)果增加。紗線高度的變化不會(huì)改變紗線內(nèi)各區(qū)域體積占比，因此可得紗線整體等效熱導(dǎo)率呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)。

2.2?紗線間距對(duì)等效熱導(dǎo)率的影響

改變經(jīng)向紗線間距，使得紗線間距以0.04為一梯度逐級(jí)增加，采用已建立的數(shù)值模型計(jì)算組織循環(huán)內(nèi)各區(qū)域模塊的等效熱導(dǎo)率以及整體等效熱導(dǎo)率，計(jì)算結(jié)果見圖9。

由圖9可知，當(dāng)紗線經(jīng)向間距增加時(shí)交織點(diǎn)區(qū)域、經(jīng)緯紗懸浮區(qū)域等效熱導(dǎo)率均趨于平穩(wěn)無較大變化，經(jīng)紗交替穿越區(qū)域等效熱導(dǎo)率呈下降的趨勢(shì)，織物整體等效熱導(dǎo)率也呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。這是因?yàn)榧喚€間距的增加，使得紗線分布更為疏松，交替穿越區(qū)域內(nèi)紗線體積占比降低，經(jīng)紗交替穿越區(qū)域等效熱導(dǎo)率降低;且在組織循環(huán)內(nèi)純空氣區(qū)域、經(jīng)緯紗交替穿越區(qū)域、懸浮區(qū)域的體積占比增加，交織點(diǎn)區(qū)域的體積占比降低，因此織物整體熱導(dǎo)率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

同時(shí)改變經(jīng)緯紗線間距，使兩根紗線間距以同樣的梯度增加，代入已建立的數(shù)值模型計(jì)算，組織循環(huán)內(nèi)各區(qū)域模塊的等效熱導(dǎo)率以及整體等效熱導(dǎo)率計(jì)算結(jié)果見圖10。

由圖10可知，當(dāng)經(jīng)緯紗間距同時(shí)增加時(shí)，交織點(diǎn)處以及經(jīng)緯紗懸浮區(qū)域的等效熱導(dǎo)率幾乎維持恒定，交替穿越區(qū)域等效熱導(dǎo)率則呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。由于經(jīng)緯紗間距增加，交替穿越區(qū)域內(nèi)紗線體積占比降低，交替穿越區(qū)域等效熱導(dǎo)率降低。并且經(jīng)緯紗間距的增加會(huì)使得純空氣區(qū)域、經(jīng)緯紗交替穿越區(qū)域、懸浮區(qū)域的體積占比增加。上述兩因素共同導(dǎo)致了織物整體等效熱導(dǎo)率降低。

2.3?織物交織規(guī)律對(duì)等效熱導(dǎo)率的影響

由圖1可知，織物交織規(guī)律的變化會(huì)影響組織循環(huán)的大小以及組織循環(huán)內(nèi)各微元的數(shù)量，各微元數(shù)量的變化會(huì)影響織物內(nèi)紗線與空氣體積占比。在保持紗線參數(shù)不變的情況下，以平紋織物、2上1下左斜紋織物、2上2下方平織物為例，通過對(duì)組織結(jié)構(gòu)的分析，分別計(jì)算其等效熱導(dǎo)率，結(jié)果見表2。

由表2可知，織物類型變化時(shí)，組織循環(huán)內(nèi)各區(qū)域微元總數(shù)量會(huì)變多，交織點(diǎn)和空氣區(qū)域的數(shù)量占比均保持恒定，為總數(shù)的1/4。交替穿越區(qū)域與懸浮區(qū)域會(huì)隨著組織結(jié)構(gòu)的變化而發(fā)生變化，如平紋織物的經(jīng)緯向交替穿越區(qū)域數(shù)量均為4，占微元總數(shù)的1/4，且不存在懸浮區(qū)域;2上1下左斜紋織物經(jīng)緯向交替穿越區(qū)域的數(shù)量均為6，占微元總數(shù)的1/6，經(jīng)緯向懸浮區(qū)域數(shù)量為3，占微元總數(shù)的1/12;2上2下方平織物經(jīng)緯向交替穿越區(qū)域的數(shù)量均為8，占微元總數(shù)的1/8，經(jīng)緯向懸浮區(qū)域數(shù)量為8，占微元總數(shù)的1/8。

織物內(nèi)部組織類型的變化主要表現(xiàn)為交替穿越區(qū)域與懸浮區(qū)域數(shù)量的變化，由表2可知當(dāng)懸浮區(qū)域數(shù)量占比增大時(shí)紗線的等效熱導(dǎo)率會(huì)降低，平紋織物不存在懸浮區(qū)域，因此此時(shí)紗線交織最為緊密，此時(shí)織物等效熱導(dǎo)率為三者中最大;2上2下方平織物懸浮區(qū)域數(shù)量占比最大為1/8，此時(shí)織物等效熱導(dǎo)率為三者中最小。懸浮區(qū)域等效熱導(dǎo)率為小于交替穿越區(qū)域的熱導(dǎo)率，因此懸浮區(qū)域數(shù)量占比的增大會(huì)導(dǎo)致織物等效熱導(dǎo)率降低。

2.4?織物熱導(dǎo)率實(shí)驗(yàn)測試

基于文中對(duì)于熱導(dǎo)率的探究，對(duì)用于算例分析的面料進(jìn)行熱導(dǎo)率測試，并與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證模型可靠性。使用平板式保溫儀測試織物的傳熱系數(shù)，通過計(jì)算得到織物熱導(dǎo)率。在織物上無開邊、破洞處裁取5個(gè)30 cm×30 cm的試樣，分別進(jìn)行測試，并取平均值，得到平均傳熱系數(shù)為55.43 W/（m2·K），結(jié)合織物厚度0.64 mm可計(jì)算得到織物熱導(dǎo)率為0.035 475 W/（m·K）。采用文中建立的數(shù)值模型計(jì)算得到的等效熱導(dǎo)率為0.031 442 W/（m·K），兩者間誤差值大約為11.37%，在可接受范圍內(nèi)，其中誤差來源主要是在對(duì)于紗線進(jìn)行等效轉(zhuǎn)化的過程中，紗線體積發(fā)生了變化，不能做到完全等效，但熱導(dǎo)率計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值在量級(jí)以及數(shù)值上均較為接近，因此所建立的等效熱導(dǎo)率模型可用于對(duì)織物等效熱導(dǎo)率進(jìn)行模擬分析。

3?結(jié)?論

通過對(duì)機(jī)織物組織循環(huán)進(jìn)行分析，根據(jù)紗線排列方式將組織循環(huán)內(nèi)各區(qū)域分成6類微元，分別為交織點(diǎn)紗線重疊區(qū)域、經(jīng)（緯）紗交替穿越區(qū)域、經(jīng)（緯）紗懸浮區(qū)域、孔隙區(qū)域。通過截面積相等的方法，將不規(guī)則的紗線轉(zhuǎn)化為規(guī)則的矩形、折線形進(jìn)行計(jì)算。以復(fù)合材料等效熱導(dǎo)率模型為基礎(chǔ)，對(duì)各微元進(jìn)行分析，并建立等效熱導(dǎo)率計(jì)算模型;在此基礎(chǔ)上將各微元的等效熱導(dǎo)率模型進(jìn)行整合得到織物等效熱導(dǎo)率模型。由模型可知，在只考慮織物內(nèi)部紗線層面的影響因素時(shí)，影響織物等效熱導(dǎo)率的主要因素為織物內(nèi)部紗線與空氣體積占比與紗線以及空氣（填充物）的熱導(dǎo)率。其中紗線的幾何參數(shù)以及交織規(guī)律的變化會(huì)影響織物組織循環(huán)內(nèi)各類微元數(shù)量以及體積占比，從而影響紗線與空氣的體積占比。保持織物內(nèi)部其余變量均保持不變，只考慮單一變量情況時(shí)，經(jīng)緯紗高度增大，會(huì)使得織物等效熱導(dǎo)率增加;經(jīng)緯紗間距增大，會(huì)使得織物等效熱導(dǎo)率降低;織物組織循環(huán)中懸浮區(qū)域數(shù)量占比增加（及交織規(guī)律變化）會(huì)使得織物等效熱導(dǎo)率降低，當(dāng)懸浮區(qū)域數(shù)量為0是此時(shí)織物為平紋組織，等效熱導(dǎo)率為同等紗線參數(shù)條件下最大。