基于分形理论的哈根-泊萧叶(Hagen-Poiseuille)公式的修正及在织物透气性研究中的应用

摘要

随着人们生活水平的提高，对服用织物舒适性能的要求也越来越高，对作为织物舒适性能重要指标之一的透气性能的研究就显得尤为重要。织物透气性能不仅直接影响织物的服用性能，还对织物的卫生性能产生影响。在人们的日常生活中，人体会不断发汗（包括显汗和非显汗），汗水要通过服装散发到外界空气中，此时织物透气性的好坏直接影响着人体的舒适性。织物必须具有一定的透气性，使服装内的空气能及时更换，以保持舒适和清洁。
　　 本课题主要对织物的透气性能进行研究，试图找出织物结构因素对其透气性能的影响规律，并考虑以纯棉平纹织物为研究对象。首先，纯棉织物以其特有的柔软、吸湿、耐用等优良性能，深受人们的喜爱。作为这样一种倍受重视的纺织品，其透气性能研究的重要性不言而喻。其次，考虑到本课题研究方法尚属于不成熟讨论阶段，为保持实验的可靠稳定、易操作性，也趋于选择结构最普遍简单的平纹织物。
　　 本课题以哈根-泊萧叶(Hagen-Poiseuille)公式为切入点，依据相关分形知识，在实验的基础上定量分析探讨棉织物孔隙、厚度结构因素与透气性的关系，试图为织物透气性的定量研究提供一种思路。
　　 首先用常规方法对十种纯棉平纹织物进行规格及性能测试，针对织物透气性与结构因素间关系进行理论分析，推导流体力学中的哈根-伯肃叶(Hagen-Poiseuille)公式，分析其在织物透气性研究计算方面的局限性并进行修正，得到织物结构因素与织物透气量的含参关系式，待定参数利用分形方法加以确定。实验数据的处理结果表明：
　　 (1)在压强△P一定的情况下，织物厚度(L)与织物透气性(Q)的相关性很高，同类织物厚度越小，则织物的透气性能越好，数据处理结果表明两者呈Q∝1/L2.12的关系。
　　 (2)在压强△P一定的情况下，织物孔径(R)与织物透气性(Q)的紧密相关，同类织物孔径越大，则织物的透气性能越好，通过图像测量计算两者关系为Q∝R2α，2α∈(1.53，1.70)，实验实测关系为Q∝R1.51，误差率控制在13％。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 织物透气性的涵义

1.2 织物透气性的表征及影响因素

1.3 国内外研究现状及测试方法

1.3.1 织物透气性的国外研究现状

1.3.2 织物透气性的国内研究现状

1.4 本课题研究的内容和意义

第二章 织物试样透气性的常规测试

2.1 引言

2.2 试验试样

2.3 实验

2.3.1 纱线直径计算

2.3.2 织物密度分析

2.3.3 织物紧度计算

2.3.4 织物厚度测试

2.3.5 织物孔径测试

2.3.6 织物透气性测试

第三章 织物结构因素对透气性能影响的理论分析

3.1 引言

3.2 空气流经织物过程模型分析

3.3 哈根-泊萧叶(Hagen-Poiseuille)公式介绍

3.4 哈根-泊萧叶(Hagen-Poiseuille)公式在织物透气性研究中的局限性

3.5 小结

第四章 分形

4.1 引言

4.2 分形涵义

4.3 分形维数

4.3.1 分形维数概念

4.3.2 分形维数的计算

4.4 小结

第五章 织物结构因素与透气性能关系的探讨

5.1 引言

5.2 哈根-泊萧叶(Hagen-Poiseuille)公式修正

5.3 织物分形维数的确定

5.3.1 几何方法

5.3.2 实验方法

5.4 实验结果与讨论

5.4.1 实验结果

5.4.2 实验误差分析

第六章 结论与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的文章

致谢