Эффективная теплопроводность ряда упорядоченных и хаотических волокнистых материалов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи ГЛАЗКОВА ЛЕЙЛА ЮРЬЕВНА

ЭФФЕКТИВНАЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ РЯДА УПОРЯДОЧЕННЫХ И ХАОТИЧЕСКИХ'вагокнисгшх МАТЕРИАЛОВ

Специальность 01.04.14 Теплофизика и молекулярная физика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1991 год

Работа выполнена в Московском авиационном институте имени Серго Орддоникидзе на кафедре физики.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Спирин Г. Г.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук,профессор

Заричняк Ю.П. кандидат технических наук Бо.чсков H.A.

Ведущая организация:НПО EIAM

Защита состоится "23 " мая_1991 г. в 14 часов.

на заседании специализированного совета K-053.I6.02 в Московском энергетическом институте по адресу: Москва, Красноказарменная ул., дом 17, корпус Т,- 2-ой этаж, комната 206.

С диссертацией мола:о ознакомиться в библиотеке Московского энергетического института.

Просим направить Вал отзыв на автореферат, заверенный печатью, по адресу:

105835 ГСП, Москва, Е-250, Красноказарменная ул., дом 14, Ученый совет МЗИ.

Автореферат разослан " "

Ученый секретарь специализированного совета

Мика В.К.

ОВДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Разработка и исследование композиционных материалов являются одним из важнейших направлений развития современной техники и технологии. Эффективное их использование невозможно без информации об их свойствах, в том числе и о теплофизических. С другой стороны, дал получения изделий с гарантированными эксплуатационными качествами необходимо прогнозирование свойств создаваемых материалов и их оптимизация еще на стадии проектирования. Использование точных методов для решения этой проблеш не. всегда возможно в связи со сложностью задания температурных полей на поверхностях раздела различных сред, поэтому возникло большое количество приближенных методов, которые основаны на моделях теплопереноса, представляющего собой компромисс между реальностью и возможностями математической форматизации. Полученные результаты удовлетворительно работают в области, для которой справедливы использованные предпосылка. Однако, ни один из известных приближенных методов но обладает возможностью варьирования формы компонентов исследуемого материала в пироких пределах, что снижает адекватность моделирования процесса теплопереноса в упорядоченных системах, например, в тканях различных типов переплетения нитей, а в хаотических системах затрудняет отражение микроособенностей структуры исследуемого образца. Из сказанного сло-дуот, что актуальной является задача разработки приближенного метода расчета эффективной теплопроводности, применимого к широкому классу материалов и дающего возможность модульного моделирозаши нового материала из уже известных.

Целью работы является разработка метода расчета эффективно;! теплопроводности композиционных материалов, адекватно модолирз'Ю-щего структуру разнообразных упорядоченных и хаотических материалов.

Научнач новизна. Разработан метод расчета теплопроводности элементарной ячейки на основе принципа обобщенной проводимости и принципа наименьшего "действия", повышающий адекватность отражения структуры материала л применимый к широкому классу структ}-р композиционных материалов. Разработан набор элементарных ячеек, учитывающий особенности переплетения нитей для расчета эффектив-

пой теплспрсвсдлостл тканей разлячпкх типов. Разработана котода-яа пржеаеная получспных ячеек для когежровгипя обрагдоз тканей разллчх-'х типов, показала вогисшгость ушфхкаццв расчетных моделей. Разработал:: глодала для расчета элективной теплопровод-::ост:: ткало": полотняного л саржевого переплетения нитей, учята-вззвдо С'ор:.:у, топологии л тепло^лзичосхкс характеристики ллтеГ: утка и оскош. Разработала модель дсх определения теплолровэдно-стл ткало:' ::з несмачлвак'длхея волокон с учото:.; повышенной влажности па основе моделей систем, состоящих лз кэлтактлрул'длл к леколтак?:;ру::):л:х част.тц различной £ормы. Разработала :,:одель для тканей полотняного переплетения, позволяющая учитывать влияние контактного сопротивления, возникающего прл деформации нитей. Разработала модель для расчета злйективной теплопроводности хаотического волокнистого материала, использующая элементарные ячей-кл с волокла;.!;:, располо-сннкмл под различными углами, учитывающая вероятности распроделснля волокон по углам, возмо::;ность возникновения э*<1екта псрколлцлл и возникловепие дефектов, препятствуй:^:;: процессу теплопереноса. Получзно расчетное соотношение для определен:!.! элективной теплопроводности хаокгсеского материала произвольной структуры на основе методов элементарной ячейки и теории перколяции, учитывающее особенности микроструктуры хаотического материала. Метод кратковременных измерений в стадии иррегулярного теплового режима использован для измерения теплопроводности а:шзотрол:шх образцов т;саней и углепластиков, измерены эд>Т;ек2Ш31ке теплопроводности искусственных и шерстяных ват.

Практическая ценность. Полученные метод п модели позволяют прогнозировать свойства создаваемых к определять свойства узо существующих композиционных материалов. На основе разработанных математических моделей реализозан комплекс программ для расчета эффективной теплопроводности технически матерлалоз л материалов легкой промышленности с возмо:люстыэ дальнейшей опгалнзацк: их параметров. Рассчитаны элективные теплопроводности тканей полотняного л саржевого переплетешь: при изменении пористости, высоты волны изгиба нитей, расстояния меяду центр,?.ми соседних

нлтсл, стололл скатил, тзллопроводаостз:: :п?с: зиявязгш остозлггз залололзрлсстл, сук^стзуз^::«? с?:"-:: ззл:;-

члла-:::. Разсчлтала з".злтлллзя телдопроЕОДЛосзл "пзгл'плх лат, ясполг,зус:.сд:: и лзгхэЛ лро:лл::лсллостл. Пролздзллрололо гозгтсгп.'О оХ'о.сгпчзЛ тзл/:олролол,лозтл ::г.ст:ггос:с::: гмтср::.".??:: с? ¡г-яттсгл: ларллстрзл зтрултурл пл лрл:.--рз ул1.тг.алог:ото :.:лт~рл-~ лз на ог:о-г:0 гзар^егш: плто^, лзпзллзузг.ого з агзасхетюД лро'злллоллззтл. Прзведсн расчет зЛ1з::тлллсЛ тзллзлрззодпостл лзлзлзлтллллл угле-лллзлллзл, лзлзлл,зуг"'лл з патсстпс лолзтру:лл:сллсго ::зтзр:з'лз

тзллолролодлостл "лорстлллл, лолулоретлллх тгллсл л г>тг, ггпуот-с\а;: легло': про:лл;":зллосг:,:т.

...- Оздолллз результат;: работ;; доютетзалась

лз ^о:Г'о:;з:-:ц::л;с лолодлл уз^них, лролодл:злх л ."„VI л 1993, IСРЭ, 1950 годах, на лйул:п:л ск.сшарах лзз-огр'л Злзлхп МЛ11, па лз:здула-родном слллозлуллэ л Москве в 1991 году, 26 - 23 '>злралл, ЬЛТО Роглрз" , "Улулз^ллз качества ¡ллсл:г.": изделий л создатто ллес-лсз'^ллтллл'л: технолог::::".

ГЬДл^лрп.По материалам длссертздлл олублллолзло злзть статей.

ГТоломглпя, л'':тос:з."1.з ;гр зр"лтту:

1. 1!о?од расчета теплопроводности элементарной отзйкп па основе принципа нанменыпего "действия";

2. Модели элементарных ячеек для расчета эффективной теплопроводности тканой, методика нрллленения полученных ячеек;

3. Модели для расчета эффективной теплолроводаоотя тканей полотняного и сар:::свого переплетений, учитывающие форму, топологию, теплофизпческис характеристики л контакт.тле сопротивления нитей, а такт.е влажность для случая несмачпващихся волокон;

4. Метод расчета эффективной теплопроводности хаотического волокнистого материала, учитывающий распределение волокон по углам наклона и возможность эффекта перколяции;

5. Метод расчета эффективной теплопроводности хаотического материала произвольной структуры, синтез1грую-д1гй метод элемента?-

ной ячейки п теорию перколяции;

6. Результаты измерений эффективной теплопроводности шерстяных, полушерстяных тканей и ват методом кратковременных измерений в стадии иррегулярного теплового реяима.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 91 наименование. Работа содержит 119 страниц машинописного текста, 67 рисунка, 4 таблицы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отмечается актуальность выбранной теш, формулируется цель работы, указана научная новизна и практическая ценность получепных результатов, приводятся основные положения, выносимые на защиту.

В пошом разделе определены требования к иетояу расчета эффективной теплопроводности гетерогенных систем. Как наиболее перспективные выделены метод элементарной ячейки и теория перколяции. Разработанный метод представляет дальнейшее развитие метода элементарной ячейки. Он основан на принципе обобщенной проводимости и вариационном принципе наименьшего "действия" [i, 2]. "Действие" для гетерогенного материала определяется соотношением:

Згет.р. = iA(^adT)2dV

Назовем эффективной теплопроводностью гетерогенного материала теплопроводность однородного образца, имеющего ту но форму, объем распределение температур па поверхностях, что и гетероген-Ш1Й образец, и характеризующегося тем se "дейстзием", что и гетерогенный образец. Воспользовалась аддитивностью "действия" и перейдя к элементарной ячейке, получи:.] следующее выражение для эффективной тегогапроводпости:

(dv е

^ Ь^г-Ч2-

Относительная погрешность, связанная с переходом от реальной структуры к упорядоченной, определяется слодулд:".! ешюм:

Необходимо заметить, что при истинно:.! распределсшгл температуры в ячейке, удовлетворяющем уравнении Лапласа, "действие" для элементарной ячейки имеет мниимглыгое значение, необход!",2Г.1 условием чего является равенство 0 его вариации. С помочью /I/ возмонны два подхода для проведения точного расчета. Первый связан с использованием точное фунмцти распределения градиента температур в ячейке, второй - предполагает использование принципа наименьшего "действия". Оба названных повода, обеспечивающих точное значение теплопроводности элементарной яче11ки, являются

трудоемкич.и и сло~1ыми. Практичсыси более приемлемым является

<

способ, исполъзущий линеаризацию температурного поля в ячейке. После линеаризации получены следущие значения для эффективной теплопроводности элементарной ячейки: I) мштмальное значение . для адиабатического дроблен

2) Максимальное значение, которое соответствует изотермического дроблению: . д/^_

7 (х, у, г«г-)-

Прогнозируемое значение эффективной теплопроводности вычисляется с помощью интерполяции, коэффициент которой определяется с уче- • том анизотропии образца:

Полученные выражения позволяют учитывать форму компонент гетерогенного материала, многокомпонентность, непрерывность и дискретность функции теплопроводности. Разработанный метод позволяет рассчитать эффективную теплопровод-гость новых, более адекватных реальности элементарных ячеек с включениями различной форга, л то время, он является более экономичны:.! в смысле объема вычислений по сравнению с точным решением задач;! теплопереноса.

В первом разделе показано, что метод прт.геним к ыгроко?ту клос-су композиционных материалов.

Во втором п?.?.г:слс рассматривается расчет эффективной теплопроводности упорядоченных волокнистых материалов на примере тканей. Упорядоченность структуры позволяет выделить совокупность элементарных ячеек, формирующих раппорт исследуемого материала. Основные т:ши элементарных ячеек для моделирования структуры тканей полотняного,, саржевого, сатинового переплетений представлены на рис. I.

Анализ формы :: расположения нитей в ткани показывает целесообразность использования з качестве моделей нитей элементов торов и цилиндров, обладающих требуемой пространственной ориентацией. Конкретная реализация интегралышх соотношот::": для принятых моделей прсдставллет совокупность эллиптических интегралов для ячеек, содср.7л:;пх элементы торов и аналптичсаспе выражения для ячеек с простой конфигурацией компонентов.

Рассмотрел образец материала полотняного типа переплетения нитей. Исходя из расположения нитей основы и утка, раппорт ткани могло представить з виде совокупности тепловых сопротивлений, как-дому из которых соответствует элементарная ячейка соответствующего типа. Исходя из схемы тепловых сопротивлений и их величин, было получено следующее выражение для эффективной теплопроводности раппорта ткани полотняного пеоеплетения:

Полученное соотношение в совокупности с выражениями для эффективных теплопроводностей элементарных ячеек было использовано для расчета эффективной теплопроводности материалов полотняного переплетения с различными теплопроводностями гатей различными параметрами геометрической структуры тканей. Зависимости изменения эффективной теплопроводности от пористости для теплопроводности нитей, меняющихся от 0.1 Вт/м.К до I Вт/и.К приведены'на рис. 2. Па рис. 3 показаны графики изменения эффективной теплопроводности от теплопроводности нитей при фиксированных значениях пористости, эти результаты относятся к случал, когда высота волны изгиба нитей равна 2ч. Результаты, полученные для случая,

Рис.1.Элементарные ячейки цля г.-огслирогапня структуры тканей.

?::с.Л.Зависимости теп ".о::поводности от пористости, h-~;0:1 .^-полотняное переплетение, 1-Л.*а) &уц-1С, 1,1 -сазневое 2/1 поо&пт^тенпс?, 1 - MO:i Вт/н< ,t- Ai« 0.9 Ьт/к- < .

когда высота волны изгиба нитей разна 0, представлена па рис. 4. Зависимости эффективной теплопроводности от высот:: волны изгиба нитей при фиксированных злаче;игях пористости и телло-проводностях шттей приведены па рис. 5. Анализ результатов расчета показывает, что на эффективную теплопроводность оказывают влияние теплопроводность нитей утка :: основы, пористость, высота волны изгиба нитей, расстояние мегду центрами нитей. Приводом некоторые цифры, характеризуйте указание зазис:п.:сст:1. Ир::

Ь = 2 1 изменение £. от 2.5 X до -'.о t пр::::о~:т :: узеличе-шпо пористости от 0.4 до 0.7. Узгл;;чс:п:е пористости в этом интервале приводит к уменьшении эффективной теплопроводности на при теплопроводности нитей 0.1 Вт/м." и на G3fî при теплопроводности нитей 0.9 Вт/м.К. При порпстост:! 0.4 эф'ен.тлпл-л теплопроводность увожппзастся в 4 раза при узолнченгпт теплопроводное;:: нитей в 9 раз. При пористости 0.7 эффект:::;:::'.! теплопроводность увеличивается в 2 раза при увслзгчолнн теплопроводности литой в 8 раз. При теплопроводности гстТей 0.1 Зт/м.Х и пористости 0.G изменегпю волны изгиба питеи от 0 до 2 Z приводит к увеличению эффективной теплопроводности ::а ICfî. При тепдспрэзодлос-ти го:тей 0.9 Вт/м.К эффективная теплопроводность увеличивается в 3 раза при той же пористости и интервале изменения h

Призедешше элементарные ячейгл могут бить использованы для моделирования всех типоз переплетений фундаментального клас-_са, в диссертации определена эффективная теплопроводность тканой саржевого переплетения нитей. Нелогично предыдущего случаю раппорт ткани молю представить в виде совокупности элементарных ячеек, каждой из которых ставится з соответствие тепловое сопротивление. Раппорт ткани, тсалс совокупность топлозых сопротизлекй представлен на рис. 6.

Исходя из схемы тепловых сопротивлений. и их величин, для эффективной теплопроводности раппорта т::анп саржевого переплетения было получено расчетное соотношение. Воспользовавшись этил соотношением и выражениями для эффективной теплопроводности элементарных ячеек можно вычислить эффективную теплопроводность ткани саржевого переплетения при изменении следующих парамет-

ров: теллолроводностсй нитей утка и основы, пористости, высоты волны изгиба, нитей, расстояния 1яе:зду центрами нитей в направлен;!:; ос:: СУ.

Шли- исследованы случат, соответствующие h = 0 и h= 21. На рис.4 представлены зависимости изменения эффективной теплопроводности от пористости для тканей с h = 0 и теплопроводностью нитей, изменяющейся от 0.1 Вт/м.К до I Вт/м.К. Сравнение теплопроводности, полученных для полотняного переплетения, с теплопроводностью, полученной для саржевого переплетения показывает, что для случая Ь = 0 эффекллзная теплопроводность полотняного переплетения существенно отличается от эффективной теплопроводности сар.г.евого переплетения во всем диапазоне изменения пористости. Зависимости .ле, полученные для случая h = 2 7. , по сравнен:;;:) с аналогичными зависимостями для полотняного пере-плете;гля отличаются незначительно, менее чем на 6%, при одинаковых значениях тсплопроводностей нитей и порпстостях.

На рис. 7 представлены графики изменения эффективной теплопроводности от высоты волны изгиба нитей. Анализ полученных результатов показывает, что на эффективную теплопроводность ткани сар.левого переплотения влияют: теплопроводности нитей yuca и основы, пористость, высота волны изгиба нитей, расстояние мевду центрами нитей. ЭЖектившю теплопроводности тканей полотняного и сар.г.евого переплетения нитей отличаются для случая ;/ =0' и практически совпадают для случая h = 21 для тсплопроводностей нитей, меняющихся в интервале 0.1 Вт/м.К - I Вт/м.К.

В работе был проведен расчет эффективной теплопроводности ткачей нз носмачивающихся волокон с учетом влажности. Для моде-' лировачия системы воздух - вода были использованы модели с изолированными и контактирующими частицами воды.

Для расчета эффективной теплопроводности тканей, подвергшихся с:хатию, была использована элементарная ячейка, показанная на рис. 8.

В результате сжатия высота элементарной ячейки.уменьшится, объемная концентрация нитей в образце увеличится, объем нитей останется неизменным. Завнсш.гасти эффективной теплопроводности ткали полотняного переплетения 'от объемной концентрации приводе-

ш на рис. 9. Как следует из представленных графиков, эффективная теплопроводность увеличивается пропорционально возрастанию объемной концентрации волокон, связанного со степенью сжатия ткали, при высоте волны изгиба питвИ большей 0. В случае, когда о, сжатие ткани к значительному возрастанию эффективной зсплогроводности не приводит. В случае более сильного скатил ткани, когда изменяется не только элементарная ячейка 1-го типа, но и другие элементарные ячейки, необходима дополнительная информация о поведении нитей в этих элементарных ячейках.

В тпотьо'- т.пттоло рассчитывайся эффективная теплопроводность хаотических материалов. Рассмотрим применение метода для расчета эффективной теплопроводности зсаотпческих волокнистых, систем. Для этого используем элементарную ячейку, представленную на рис. 10. Хаотическая структура моделируется совокупностью элементарных ячеек, имеющих одинаковый объем, объемную концентрацию волокон и различающихся углами наклона, высотой волокон, эффективной теплопроводностью. Вероятность появления элементарной ячейки с теплопроводностью Д,- равна р,- . В этом случае эффективная теплопроводность материала определяется соотношением: Дчф. - Р;>г • 1=1

Определим параметры элементарных ячеек,для этого разобьем интервал изменения объемной концентрации волокон в материале на 2 подинтервала:

I) объемная концентрация волокон такова, что волокно проходит через всю элементарную ячейку только при »{'-О. при угле наклона волокон большем 0 возникает воздушная прослойка (дефект), препятствующий процессу теплопереноса. Размеры элементарной ячейки и волокна в этом случае определяются выра&е-ннямл:

х, = >ги. V.

г = У, СоЬЧ'т ' Ьт Ч1 та/

^ _ а мух.V.г. соьч З^^и2

\ \

\

\

Рис. 10.Зло:нт&-э::г.я ячс:-::л для моде.тпротння волокнистой структуры.

О 20 -ío 60 ÖO 100 ^тал Рис. 11."ir.::?::- •-■•-::?П-;лС-"0Й eo::a :пг?:-:?!!::я угт-ч po.ioi'oh.

0.4 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 rn,

Рис. 13.2a?:'.c::vccr:: т^и or-" тксстп от рсроят:-ост:: ::?я?.тз;п:я

Рис.^."""^.чтат-же ячейки: l-'r-p -о;-окта;2-с де Ts кто:.:.

:!•- 11 пропета- грг. ;::к згвхс^чопз Е?тягней гранате: г.;:.ьтлок'.н i-го подинтортала от диапазона изменения угла вслск-::.В.случае,если геплопрэгодаость матоицы

р;_;:;а С,г:ро"ста?.генная стра-зл? возникновение тупиково-

го г ути тс-птог.огэ потока и по гтарнку ме:ч~о определить по-ртг:: крзтпканлл г.ií: miopíaтов с рз&тачио2 ориентацией волокон, cï.r.'z:-::,4io прп угте пг.глона,измокясцскся от 0° до 77°-62°, г.огог !:уотска.;;:я соьиг.дг.ох с литературным;: «иазьк »далучешогаг :;:;..j: згр.ло ринитами л.тя :<:а:.т::лоск::х структур; С'-ьгггла.-: ¿с:гльтрн:-л.': волокон .1ольпо кротическоИ.Ь этом случае ячейки осз г.е'екга пэлгляотзя п*к: из:.:зие1Г.:и '/'от 0° ».■"" лгнейлее увеличение приводит к возникновению и росту м.:р:::;г Ео:.;;у::::;ой прослойки и поя? ~с::;/,о ячеек с дефектом. Радиус модального воин;::- изменяется по. закону: / Ç (<j) > % , у? с/ с/>< Vxp.

1 V , при

Vbxnpc Э1С"-!:;таряо^ ячепчи,высота Еолог.ка определяется ссоткоае-

nv 1 cos Yrr^r1 ' п S/'/j Wtwj-

u = àiJ .

Лри >■/

Л *„г . 7 /

С пс;:о тъзогаипом соотношении для J}ç}}' элементарных ячеек,о выборе параметров которых было сказано вь"".1е,быди рассчитаны эффективные теплопроводности ват различного происхождснхя с равно-горной рункнией раопродетения волокон по углам наклона.Сравнение результатов расчета дало хорошее совпадение с экспериментальными данными.Описанный подход был использован для расчета эффективной теплопроводности теплозащитного мате оната на основе кварновчх нитей с изеостними функциями распре деления волокон по углам наклона.Расхождение .с экспериментом составляет 3%.

Для определения эффективной тептопэоводности хаотического матерпада, состоящего из этемзнтоь произво тьной структуры,образец материала рассматривался как совокупность случайно переме-

сагпшх эломептаряхяс ячеек с различными тсплзлро-

водностямл. Эффективная теплопроводность образца в ото:.; случг.е может бить рассчитала двумя способа.::!:

1) скатала рпостгкхзаегся тоялопрозодгссть слоя пл:::зн-гарлиг ячеек, а затем тсллопрозсдзость всегс образца, как результат последовательно соединенных слоев;

2) рассчитывается теплопроводность пепоч*-г злемзптаг::-;;; ячеек, после чего рассчитывается теплопроводность всего образца, как результат параллельно соединенных г.опочзк. Эти з:::л~-пня дозт яхзтэ и зерхнгаэ грзвгдц йзмзкояяя от.т'з::тивиен тогглз-проводностп. Далее аналогично выводу прогнозируемого значения для эффективно:; теплопроводности акеккгсаряой ячейки, но с учетом параметра, учитывающего вероятность зозлгпстозелпя з!."'з::тз пзркодлцпл, было получено расчетное соотношение для эффективной теплопроводности образца:

Заметк.:, что в предельных случаях полученное соотношению переходит я известные.

С использованием приведенного соотношения балл рассчитаны эффективные теплопроводности материала па основе кзарцегих ял-гей. Элементарные ячейки, использованные для расчета приведены на рис. 12. Семейство полученных кривых изменения эффективной теплопроводности материала от вероятности появления ячеек без дефекта приведены на рис. 13.

В разделе четное рассматриваются экспериментальные результаты кратковременных измерений в стадии иррегулярного теплового режима.Выли измерены эффективные теплопроводности образцов шерстяных и лолуиерстяных тканей различных титов переплетения. Для тканей полотняного и саржевого переплетений по моделям, о которых говорилось выше, были рассчитаны эффективные теплопроводности и проведено их сравнение с экспериментальными значениями. Относительно определения эффективной теплопроводности нитей необходимо отметить, что значения теплопроводности нитей могут изменяться в достаточно широком диапазоне, что связано с хонкрет-

ними условия;.::; получения данной партии шерсти и их последующей ■ обработкой. Автор не располагал образцами ват для определения теплопроводности волокон. Однако, полученные экспериментальные значения хорошо укладываются в область, ограниченную кривыми, соответствующими минимальному и максимальному значениям теплопроводности шерстяных волокон.

Методом кратковременных измерений в стадии

иррегулярного температурного нагрева были измерены эффективные телопрозодности ват искусственного и натурального происхождений. По методике, описанной ранее был проведен расчет эффективной теплопроводности ват из искусственных волокон, -совпадение расчетных и экспериментальных данных хорошее, рис. 14. Для натуральных ват с использованием модели с однонаправленными волокнами были определены теплопроводности шерстяных волокон различных сортов.

Резюмируя сказанное, отметим следующие результаты, полученные в работе:

1) разработан метод расчета теплопроводности гетерогенных систем, основанный на принципе обобщенной проводимости и вариационном принципе наименьшего "действия". Показала применимость данного метода для'основных типов гетерогенных систем;

2) разработан набор элементарных ячеек для расчота эффективной теплопроводности тканей фундаментального класса. Разра- ■ ботаны модели для расчета эффективной теплопроводности тканей полотняного и саржевого переплетения нитей;

3) разработана модель для расчета эффективной теплопроводности систем с контактирующими и изолированными частицами,-на основе которой проведен расчет эффективной теплопроводности тканей из несмачивающихся волокон с учетом влажности;

4) разработана модель"для расчета эффективной теплопроводности упорядоченных и хаотических волокнистых материалов, учитывающая распределение волокон по углам наклона и возможность аффекта перколяции, с использованием которой рассчитана эффективная теплопроводность хаотических ват и технических материалов;

!C.1/Í.3;}p:ic;v.!octi: г> :)'уз!;г.:?"о;1. тол:ic::;'cc:tpohh!:x, г пTo^FOirr-'i 1-ло.таю0плтскзгс.-Е0.-я:<:»э;2-лслг.э rsjroc во.такчо ■полип £:;рпо<? голокно гс\:о::но 10.

5/раэработана модель для расчета эффективной теплопроводности

хаотического материала произвольной структуры на основе синтеза метода,базирующегося на вариационно« принципе "действия" И теории перколяции; б/измерены эффективные теплопроводности тканей и ват методом кратковременных измерений в стадии иррегулярного температурного режима.Проведено сравнение экспериментальных и теоретических результатов,подтверждающее адекватность разработанных моделей.

По теме диссертации опубликованы следующие статьи:

1.Спирин Г.Г..Глазкова Л.Ю.Использование "действия" для расчета теплопроводности дисперсных материалов//ИФЖ,1988,т.55, . 1Я,с. 142-143 ,деп. в ВИНИТИ № 1341-1388.

2.Спирик Г.Г.,Якуш Л.В..Глазкова Л.Ю.Расчет кондуктивной теплопроводности композиционных материалов//ИФЖ,1984,т.Х/. VI , Кб,с.1025-1026,деп.в ВИНИТИ № 200-84.

3.Глазкова Л.I).Расчет эффективной теплопроводности материалов полотняного переплетения//Исследования по прикладной математике и физике.М.:МАИ,1990,с.34-38,деп.в ВИНИТИ № 2665-В90.

4.Спирин Г.Г. .Мачоков В.Л. .Глазкова Л.Ю. .Катчан В.Я.Расчет и экспериментальное исследование эффективной теплопроводности волокнистых материалов с полотняным типом переплетения нитей// деп.в ВИНИТИ № 4012-В90.

5.Спирин Г.Г..Глазкова Л.Ю..Лаушкина Л.А.Влияние излучения на результаты краткавременных измерений теплопроводности органических жидкостей//Экспериментальные и теоретические вопросы прикладных физических исследований.Ы.:МАИ,1985,с.45-50.

6.Глазкова Л.Ю.Расчет эффективной теплопроводности волокнистых хаотических материалов//Исследования в области физики газа, плазмы и твердого тела.М.:МАИ,1989,с.2-Ю(деп.в ВИНИТИ № 5Ю0-В89.

7.Глазкова Л.Ю.,Катчан В.Я.Теоретические и экспериментальные исследования теплопроводности волокнистых материалов упорядоченной структуры//Теплофизические свойства рабочих тел и теплоносителей современной энергетики.М.:МАИ,1991,в печати.

8.Спирин Г.Г..Глазкова Л.Ю..Николаева Н.П.Определение эффективной теплопроводности т как ей//До кл ады Международного симпозиума

"Улучшение качества швейных изделий и создание высокоэффективных технологий на основе применяемых материалов".М.:ВНТ0 ЛЕГПРОМ, 1991,с.21-2?. —. ____:__

Подписано ц печати Л—

11сч д. Тираж /СС7 Заказ Бесплатно.

Тгы<*графня МЭИ. Красноказарменная, 13