Entwicklung funktionaler Textilstrukturen

Ziel des Forschungsprojektes am Lehrstuhl für Modellierung und Simulation (LeMoS) ist die Entwicklung von modernen numerischen Methoden und Verfahren für die Untersuchung der komplexen Wärmetransportmechanismen zwischen Mensch, Textil und Umgebung. Das Projekt steht vor dem Hintergrund funktionelle Textilien gezielt zu entwickeln. Die durch numerische Simulation hinsichtlich des Wärme- und Feuchtigkeitstransportes optimierten funktionellen Textilien, sollen am Beispiel einer beheizten Kleidung für das Arbeiten unter extremen Klimabedingungen umgesetzt werden. Darüber hinaus werden mit dem Einsatz der numerischen Verfahren zur gekoppelten Berechnung des Wärmeübergangs zwischen Mensch, Textil und Umgebung erstmals die Möglichkeiten der Bewertung von verschiedenen zusammengesetzten Textilien hinsichtlich des Komfortgefühls des Menschen untersucht. Mit den Ergebnissen der CFD (Computational Fluid Dynamics) Rechnungen sind die Effekte der Textilien zu quantifizieren, um die geforderten Textilstrukturen, d.h. die zonale Aufteilung mit integrierten Heizelementen für die Kleidung abzuleiten. Am Lehrstuhl für Modellierung und Simulation wird innerhalb des Forschungsprojektes der Einfluss der Textilstrukturen auf die komplexen strömungsmechanischen und thermodynamischen Vorgänge mit Variation der Textilmembranen systematisch erforscht. Die Erkenntnisse der Wirkmechanismen und Zusammenhänge stellen Grundlage und damit die zukünftige Wissensbasis für die gezielte Entwicklung funktionaler Textilien für die verschiedensten Einsatzmöglichkeiten wie z.B. Fahrersitze oder medizinische Liegen dar. In Zusammenarbeit mit anderen Forschungsinstituten werden erstmals computergestützte Simulationen zur Komfortbestimmung des Menschen unter verschiedenen klimatischen Einflüssen untersucht. Dies ermöglicht die Berücksichtigung der äußeren Strömungs- und Temperaturbedingungen. Neben der Wärmeleitung durch die Textilmembranen wird der Einfluss von Deformation entlang der Kleidung auf die Veränderung des Wärmedurchgangs bestimmt. Die Deformation der Kleidung wurde zur Validierung im Windkanal der Universität Rostock bei verschiedenen Windgeschwindigkeiten vermessen und in die Simulation übertragen.

Druckverteilung (links) und Strömungsstrukturen (rechts) am und hinter dem Menschen bei frontaler Windanströmung