رفتن به محتوای اصلی
x
اثر ساختار منسوج سه بعدی بر میزان استحصال آب از جریان مه
تاریخ دفاع
استاد

محمد شيخ زاده

دانشکده
مهندسی نساجی

  در سالهای اخیر، بروز مشکل کم آبی در جهان، بشر را بر آن داشته است که به دنبال منابع جدید در تامین آب مورد نیاز خود باشد.جمعآوری قطرات آب موجود در مه از جمله روشهایی است که در برخی از مناطق بیابانی و نیمه بیابانی، با وقوع پدیده مه زیاد، برای تامینبخشی از آب مورد نیاز ساکنین این نواحی به کار گرفته شده است. در این روش، فرآیند جمعآوری قطرات مه توسط پارچههایی با ساختارباز که پارچههای تجمیعکننده مه نامیده میشود، انجام میگیرد.در پارچههای تجمیعکننده مه، عوامل ساختاری پارچه مانند ظرافت الیاف و نخ مورد استفاده در تهیه پارچه، تراکم بافت، فاکتور پوشانندگیو نحوه قرارگیری نخها در واحد ساختاری و هندسه بافت، نقش مهمی بر میزان آب جمعآوری شده از مه و مدت زمان لازم برای شروعفرآیند جمعآوری مه دارد. از این رو در این پژوهش، تاثیر عوامل ساختاری پارچههای تجمیعکننده بر راندمان جمعآوری مه و مدت زمانرسیدن به حالت پایا بررسی شده و کارآیی پارچههای سه بعدی در فرآیند جمعآوری مه در مقایسه با پارچههای تاری پودی و حلقوی موردارزیابی قرار گرفته است. این مطالعات با به کارگیری دو روش تجربی و شبیهسازی دینامیک سیالات محاسباتی انجام شد. مطالعات تجربیتوسط دستگاهی که با هدف ایجاد شرایطی مشابه جریان مه در محیط آزمایشگاه طراحی و ساخته شده بود، انجام گرفت و راندمان جمعآوریمه و مدت زمان رسیدن به حالت پایا در فرآیند جمعآوری مه در پارچههای تاری پودی تافته، حلقوی پودی ساده و پارچه سه بعدی دوجداره اندازهگیری شد. علاوه بر آن برای بررسی جزییات بیشتر تاثیر هندسه ساختار پارچه تاری پودی و پارچه سه بعدی بر راندمانآیرودینامیک و راندمان دریافت قطرات، روش شبیهسازی دینامیک سیالات محاسباتی، به کار گرفته شد. شبیهسازی، با فرض لایهای بودنجریان و با استفاده از دیدگاه اویلری-لاگرانژی صورت گرفت و تطابق خوبی بین مقادیر به دست آمده برای راندمان آیرودینامیک و راندماندریافت قطرات با مقادیر به دست آمده در مطالعات پیشین و مقادیر تجربی مشاهده شد.بر اساس نتایج تجربی، در تمامی ساختارهای تجمیعکننده مه مورد بررسی، خصوصیات هندسی پارچه مانند ظرافت الیاف، تراکم بافت،فاکتور پوشانندگی و هندسه بافت بر راندمان جمعآوری قطرات و مدت زمان رسیدن به حالت پایا تاثیرگذار است. به طور کلی در تمامینمونههای مورد بررسی افزایش ظرافت الیاف و افزایش فاکتور پوشانندگی موجب افزایش راندمان جمعآوری مه شده و با افزایش ظرافتالیاف و کاهش فاصله بین الیاف مجاور مدت زمان رسیدن به حالت پایا افزایش پیدا میکند. بر خلاف پارچههای تاریپودی، در پارچههایحلقوی و سه بعدی دو جداره، علاوه بر خصوصیات هندسی مذکور، راستای قرار گرفتن پارچه نیز بر راندمان جمعآوری قطرات و مدت1 برابر و در پارچه سه / زمان رسیدن به حالت پایا موثر است و با تغییر در راستای قرارگیری پارچه حلقوی راندمان جمعآورری مه تا حدود 71 برابر و مدت زمان رسیدن به حالت پایا تا حدود 9 دقیقه افزایش یافت. همچنین بررسیهای / بعدی دوجداره راندمان دریافت تا حدود 4تجربی حاکی از آن است که پارچههای سه بعدی دو جداره در مقایسه با سایر ساختارهای مورد بررسی، بیشترین مقدار راندمان جمعآوریمه و مدت زمان رسیدن به حالت پایا را دارد. به طوری که بیشترین مقدار راندمان جمعآوری مه اندازهگیری شده در پارچههای سه بعدی دو1 برابر بیشترین مقدار راندمان در پارچههای حلقوی به / 1 برابر بیشترین مقدار راندمان در پارچههای تاری پودی و حدود 6 / جداره حدود 9دست آمد. پارچههای سه بعدی دوجداره بر خلاف پارچههای تاری پودی و حلقوی که مدت زمان رسیدن به حالت پایا در آنها کمتر از 5دقیقه است، در زمانی بسیار طولانیتری، که در برخی موارد به 30 دقیقه نیز میرسد، به حالت پایا میرسند.بر اساس نتایج به دست آمده از روش شبیهسازی دینامیک سیالات محاسباتی، مشخص شد که تغییرات گرادیان فشار در اثر تغییر سرعتجریان، در پارچه تاری پودی و پارچه سه بعدی، از رابطه فورچیمر پیروی میکند و با افزایش فاکتور پوشانندگی پارچه، گرادیان فشار نیزافزایش مییابد. همچنین، شبیهسازی انجام شده برای تعیین ساختار تاری پودی بهینه در جمعآوری مه نشان دادکه در قطرهای مختلف تک0، به بیشترین مقدار خود میرسد و با افزایش ظرافت الیاف نیز میتوان / 0 تا 8 / رشتهها، راندمان جمعآوری مه در فاکتور پوشانندگی بین 7مقدار بیشینه را افزایش داد.نتایج شبیهسازیهای انجام شده در پارچههای سه بعدی نیز بیانگر آن است که علاوه برتاثیر خصوصیات هندسی هر لایه بر راندمان جمعآوریمه، آرایش لایههای بیرونی نسبت به یکدیگر، آرایش نخ اتصال دهنده در پارچه و نحوه قرارگرفتن پارچه در برابر جریان مه نیز بر راندمانجمعآوری مه تاثیرگذار است. بر این اساس، در پارچه سه بعدی هنگامی که تراکم بافت لایههای بیرونی با یکدیگر

تحت نظارت وف ایرانی