建设银行扬中网站,做折线图网站,输入网址一键生成app,导航网站的好处# 1 赛题 A 题 隔热材料的结构优化控制研究
新型隔热材料 A 具有优良的隔热特性#xff0c;在航天、军工、石化、建筑、交通等 高科技领域中有着广泛的应用。
目前#xff0c;由单根隔热材料 A 纤维编织成的织物#xff0c;其热导率可以直接测出#xff1b;但是 单根隔热…# 1 赛题 A 题 隔热材料的结构优化控制研究
新型隔热材料 A 具有优良的隔热特性在航天、军工、石化、建筑、交通等 高科技领域中有着广泛的应用。
目前由单根隔热材料 A 纤维编织成的织物其热导率可以直接测出但是 单根隔热材料 A 纤维的热导率 (本题实验环境下可假定其为定值) 因其直径过 小长径比 (长度与直径的比值) 较大无法直接测量。单根纤维导热性能是织 物导热性能的基础也是建立基于纤维的各种织物导热模型的基础。建立一个单 根隔热材料 A 纤维的热导率与织物整体热导率的传热机理模型成为研究重点。该 模型不仅能得到单根隔热材料 A 纤维的热导率解决当前单根 A 纤维热导率无 法测量的技术难题而且在建立的单根隔热材料 A 纤维热导率与织物热导率的关 系模型的基础上调控织物的编织结构进行优化设计能制作出更好的满足在 航天、军工、石化、建筑、交通等高科技领域需求的优异隔热性能织物。
织物是由大量单根纤维堆叠交织在一起形成的网状结构本题只研究平纹织物如图 1 和图 2 所示。不同直径纤维制成的织物其基础结构参数不同即纤 维弯曲角度、织物厚度、经密、纬密等不同从而影响织物的导热性能。本题 假设任意单根 A 纤维的垂直切面为圆形织物中每根纤维始终为一个有弯曲的圆 柱。经纱、纬纱弯曲角度 10。 e ≤ 26.565。。
热导率是纤维和织物物理性质中最重要的指标之一。织物的纤维之间存在空 隙空隙里空气为静态空气静态空气热导率 0.0296 W/(mK) 。计算织物热导率 时既考虑纤维之间的传热也不能忽略空隙中空气的传热。 我们在 25℃实验室环境下用 Hotdisk 装置对织物进行加热和测量Hotdisk 恒定功率为 1mW 作用时间 1s 在 0.1s 时热流恰好传递到织物另一侧。实验测 得 0~0.1s 之间织物位于热源一侧的温度随时间变化的数据见附件 1。 请建立数学模型回答下列问题:
问题 1 假设附件 1 的温度为热源侧织物的表面温度只考虑纤维传热和空 隙间的气体传热建立平纹织物整体热导率与单根纤维热导率之间关系的数学模 型。在附件 2 的实验样品参数条件下测得如图 2 所示的平纹织物的整体热导率为 0.033W/(mK) 请根据建立的数学模型计算出单根 A 纤维的热导率。
问题 2 假设1) 制成织物的任意单根 A 纤维的直径在 0.3 mm~0.6 mm。 2) 织物位于热源一侧表面温度随时间的变化的数据依旧参考附件 1 。3) 由于温 度和织物结构造成的织物整体密度和比热的变化可以忽略。请问如何选用单根 A 纤维的直径及调整织物的经密、纬密、弯曲角度使得织物的整体热导率最低。
问题 3 如果附件 1 的温度实际是热源侧织物表面空气的温度此时该侧就 会发生对流换热假定织物表面的对流换热系数为 50 W/(m2K)请重新解答问 题一和问题二。
2 解题思路
更新记录
第一二问思路更新
1 在建立平纹织物整体热导率与单根纤维热导率之间的数学模型时需要考虑两个主要传热途径纤维传热和空隙间的气体传热。
纤维传热考虑单根纤维的传热可以使用圆柱导热模型其中热导率为 λf直径为 df。对于圆柱体其导热方程可以表示为
q_fiber (λ_f * A_f * ΔT) / L_f
其中 q_fiber 为单根纤维的热流量 λ_f 为单根纤维的热导率 A_f 为单根纤维的横截面积 ΔT 为单根纤维两端的温差 L_f 为单根纤维的长度。 篇幅有限更新内容会放在文档中。。。。。 最新思路更新(看最新发布的文章即可): https://blog.csdn.net/dc_sinor?typeblog
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