В РГУ Косыгина создали модель воздухопроницаемости «Холлофайбер»

Учёные РГУ Косыгина разработали инновационную численную модель, позволяющую с высокой точностью прогнозировать воздухопроницаемость объёмных нетканых материалов. Объектом исследования стал нетканый материал «Холлофайбер». Результаты работы открывают новые возможности для проектирования изделий с оптимальным сочетанием теплозащитных и гигиенических свойств.
Воздухопроницаемость является ключевым параметром для любой утепляющей системы. С одной стороны, материал должен «дышать», обеспечивая вывод испарений с поверхности тела. С другой — излишняя продуваемость снижает теплозащитный эффект, заставляя производителей увеличивать толщину слоя. Поиск этого баланса традиционно ведётся как эмпирически, так и путём многочисленных длительных и затратных лабораторных испытаний.
Коллектив авторов под руководством Уткина Н.Н. и Абрамова А.В. предложил альтернативный подход. Исследователи построили геометрическую 3D-модель структуры «Холлофайбера» (с учётом хаотичного расположения волокон диаметром 0,015 мм) и применили метод конечных элементов для решения уравнений Навье-Стокса, описывающих движение воздуха через пористую среду.
«Наша модель выступает в роли цифрового двойника реального материала, — комментируют авторы работы. — Мы можем визуализировать поля скоростей воздушных потоков внутри утеплителя, не разрезая его физически, и прогнозировать расход воздуха при любых заданных перепадах давления».
Чтобы доказать эффективность разработки, учёные сравнили расчётные данные с результатами испытаний на стандартном приборе ВПТМ-2. Для перепада давления в 50 Па (стандартный режим тестирования) расчётный объёмный расход воздуха составил 312 дм³/(м²·с), тогда как реальный физический образец показал значение 320 дм³/(м²·с). Расхождение составило всего 8,6%, что признано допустимым и подтверждает высокую сходимость теоретической модели с практикой.
Разработанная численная модель позволяет инженерам и дизайнерам одежды прогнозировать поведение утеплителей «Холлофайбер» в различных эксплуатационных условиях без проведения дорогостоящих серийных испытаний. Это ускорит создание одежды для активного отдыха, спецодежды и повседневной зимней экипировки, обеспечивая максимальный комфорт человека при любых погодных условиях.
Работа была представлена в рамках научных публикаций университета и вызвала интерес у профильных предприятий лёгкой промышленности, заинтересованных в цифровизации процессов контроля качества.
Ознакомиться с итогами научной работы «ЧИСЛЕННАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССОВ ВОЗДУХОПРОНИЦАЕМОСТИ
НЕТКАНЫХ МАТЕРИАЛОВ» можно в разделе научная литература на сайте проекта "Холлофайбер".