无纺布淤堵指标的评价模型研究
基于法兰同轴测试原理的织物屏蔽效能仿真
研究与技术丝绸JOURNAL OF SILK基于法兰同轴测试原理的织物屏蔽效能仿真Fabric shielding effectiveness simulation based on flange coaxial test principle孙㊀娜,徐㊀阳(江南大学生态纺织教育部重点实验室,江苏无锡214122)摘要:为了在设计阶段更好地预测和评价织物的屏蔽性能,文章采用CST 微波工作室建立了基于法兰同轴测试原理的织物屏蔽效能仿真模型,分析了电磁屏蔽织物两种等效模型的适用范围,并通过织物屏蔽效能测试验证了仿真的准确性㊂结果表明:仿真模型能够模拟法兰同轴装置对试样屏蔽效能的测试过程;网格模型可作为镀银长丝织物的仿真等效模型,且当织物中纱线截面短轴尺寸小于0.05mm ㊁孔径率小于0.30时,织物结构可简化为平板模型;不同嵌织比㊁不同层数的镀银长丝嵌织织物屏蔽效能测试结果与仿真结果在数值和变化趋势上基本一致,平均误差在6%以内,证明采用此仿真模型预测镀银长丝织物屏蔽效能是可行的㊂关键词:法兰同轴法;镀银长丝织物;电磁屏蔽织物;织物模型;电磁仿真;屏蔽效能中图分类号:TS 101.8㊀㊀㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀㊀㊀文章编号:10017003(2023)05005207引用页码:051107DOI :10.3969/j.issn.1001-7003.2023.05.007收稿日期:20220823;修回日期:20230403基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金项目(JUSRP 52007A )作者简介:孙娜(1997),女,硕士研究生,研究方向为功能纺织品㊂通信作者:徐阳,教授,zh 3212@ ㊂㊀㊀电磁屏蔽织物具有柔软㊁质轻㊁强度高等优点,被认为是一种理想的屏蔽材料,广泛应用于电磁兼容和电磁防护等领域[1]㊂衡量电磁屏蔽织物屏蔽效果的重要指标 屏蔽效能(SE ),目前主要通过实验测试获得㊂但由于织物的柔软性和手工操作的偶然性,使得测试结果不稳定,极大地干扰了织物屏蔽性能的测量;此外测试只能在织物生产后进行,设计周期长㊁实验成本高[2]㊂为了在织物设计阶段可以预测其屏蔽性能,进而开发出屏蔽效能好㊁成本低的电磁屏蔽织物,研究科学有效的仿真方法以预测和评价织物的屏蔽性能成为当前的研究重点㊂目前织物屏蔽效能的仿真主要基于屏蔽室法测试原理,通过仿真软件定义织物组织单元周期边界条件,使电场和磁场在样品平面互相垂直分布,从而实现1~18GHz 高频织物结构参数等因素对屏蔽效能影响的分析[3-5]㊂但由于屏蔽室法测试成本高㊁对测试技能要求严格,故而在实际生产和研究中多采用设备成台性好㊁操作简单的法兰同轴法[9]㊂与屏蔽室法不同,法兰同轴法是针对0.03~1.50GHz 的远场电磁环境测试方法,且电磁场在样品平面的分布更为复杂,因此两者对织物屏蔽效能的测试会存在明显差异[6]㊂目前尚无基于法兰同轴法的织物屏蔽效能仿真方式㊂为了更好指导实际生产和研究,本文基于法兰同轴法屏蔽效能的测试原理,采用CST 软件建立织物屏蔽效能仿真模型,探讨电磁屏蔽织物等效模型的适用范围,并通过不同嵌织比㊁不同层数的镀银长丝织物屏蔽效能测试实验,验证仿真模型的有效性㊂1㊀初始模型建立1.1㊀同轴测试原理法兰同轴测试技术基于同轴传输线传输主模横电磁波的原理,由于导体的趋肤效应,电磁波通过同轴夹具的内外导体传播,在样品平面分布如图1所示(S 为电磁波传播方向㊁E 为电场向量㊁H 为磁场向量)[7]㊂测试时,在同轴间夹持待测材料,可以模拟远场环境中材料对电磁波的屏蔽效能测试过程㊂图1㊀法兰同轴装置测试平面的电磁场分布Fig.1㊀Electromagnetic distribution on the test planeby a flange coaxial device1.2㊀同轴测试装置模型建立法兰同轴测试装置结构如图2所示,其中同轴测试夹具包括左右对称且特性阻抗均为50Ω的同轴线,2个同轴接口分别连接信号源和信号接收机,两测试夹具之间放置待测屏蔽材料,屏蔽材料厚度需小于最高测量频率波长的1%,即厚第60卷㊀第5期基于法兰同轴测试原理的织物屏蔽效能仿真度不超过2mm㊂图2㊀法兰同轴装置结构Fig.2㊀Structure of the flange coaxial device使用CST 微波工作室按照标准GJB 6190 2008‘电磁屏蔽材料屏蔽效能测量方法“中给出的法兰同轴装置的实际尺寸建立三维模型,为了仿真方便,忽略法兰结构,将测试装置的左右两部分通过内外导体直接连接㊂在此基础上,增加测量夹具使其满足不同厚度材料的放置,夹具由内外导体两部分组成,尺寸与同轴内外导体尺寸一致,作为法兰同轴的延续体可以在保持同轴良好密封性的同时防止电磁波泄漏,使仿真结果更为准确[8]㊂同轴装置仿真模型如图3所示,模型内外导体及夹具材料设置为理想导体(PEC ),支撑介质材料为聚四氟乙烯(PTFE )㊂由于电磁波只在内㊁外导体之间的空腔内传播,因此可以认为结构被嵌入理想导体内部,故设置边界条件为电边界(等效于理想导体,电场垂直于边界表面)㊁并在同轴接口两端定义激励端口,阻抗均为50Ω,以使能量能够进入和离开理想导体㊂为了确认同轴测试装置的传输性能,根据图3模型,采用频域求解器分别在无试样㊁负载导电试样(电导率1000S /m ㊁厚度0.1mm )情况下进行仿真㊂图3㊀同轴装置仿真模型Fig.3㊀Coaxial device simulation model在无试样㊁负载试样情况下,1GHz 时同轴传输线内电流分布及测试平面的场分布如图4所示㊂当负载高导电试样时,输入的电磁波被试样反射㊁吸收,几乎未透过试样,且输出的电磁波强度较无试样负载时显著降低㊂同时测试平面电场由圆心沿着半径方向传播,磁场沿着平行于圆周的同心圆环分布,与实际测试中试样表面场分布(图1)情况一致,说明该仿真模型能够模拟法兰同轴装置对试样屏蔽效能的测试过程㊂模型仿真的准确性取决于装置的反射情况,通常采用电压驻波比VSWR ㊂VSWR =1+S 111-S 11(1)传输线上相邻的波腹点与波谷点电压振幅之比,其值越接近1,说明装置的反射越小㊁仿真结果越准确㊂图5为无试样负载时装置的电压驻波比结果,可以看出在0.03~1.50GHz 频段,VSWR <1.2,可视为电磁波在同轴装置中无损传输,符合标准中对测试用法兰同轴的技术要求㊂图4㊀同轴装置中的电磁场分布Fig.4㊀Electromagnetic field distribution in the coaxialdevice图5㊀同轴装置的电压驻波比Fig.5㊀Voltage standing wave ratio of the coaxial device2㊀织物模型构建与分析2.1㊀织物模型构建图6(a )所示的电磁屏蔽机织物由经㊁纬两个方向的镀银长丝交织而成,在织物中形成了交叉处连通的导电网络,具有典型的网格结构,而纱线交织处的孔洞对电磁波几乎无屏蔽作用,因此织物的有效屏蔽结构为导电网格结构,故可以将导Vol.60㊀No.5Fabric shielding effectiveness simulation based on flange coaxial test principle电网格结构作为镀银长丝电磁屏蔽织物的等效模型进行理论计算和仿真[9-10]㊂织物网格模型如图6(b )所示,镀银长丝截面被简化为理想矩形㊂k =(w -d )/w(2)式中:k 为孔径率,d ㊁t 分别为截面长轴和短轴尺寸,w 为相邻纱线间距㊂图6㊀织物结构与网格模型Fig.6㊀Structure and grid model of fabrics但当相邻纱线的间距较小时,其耦合作用导致电磁屏蔽织物没有出现明显的电磁泄漏,呈现出与无孔隙的平板材料相近的屏蔽效能,且电磁泄漏与孔径大小㊁深度直接相关[11]㊂因此,当织物孔径率小于某一临界值时不会显著影响其屏蔽效能,织物结构可简化为平板模型,即孔径率k =0的无孔金属板结构㊂㊀㊀平板模型较网格模型结构更加规则,网格划分相对简单,因此将织物结构简化为平板模型进行仿真可极大提高计算速度,但需明确模型的适用范围,以确保仿真结果的准确性㊂2.2㊀织物模型的适用范围分析织物中镀银长丝规格(长轴㊁短轴)的变化会改变模型孔径大小和深度,影响对电磁波的传输与衰减,进而影响织物模型的适用性㊂在实际应用中,镀银长丝直径取决于基体长丝(如涤纶㊁锦纶长丝)直径,其直径大多分布在0.05~0.50mm [12]㊂同时,结合纱线在织物中被压扁这一实际情况,考虑了织物中纱线压扁系数0.65~0.80,最终定义纱线短轴尺寸t 在0.03~0.50mm ㊁长轴尺寸d 在0.08~0.80mm ㊂在CST 中利用Brick (立方体)工具建立不同纱线规格㊁不同孔径率的网格结构模型,定义网格电导率为1.59ˑ105S /m ,将其夹持在测试夹具之间㊂按照1.2对仿真条件进行设置,最后采用频域求解器进行求解计算,得到不同纱线规格下屏蔽效能随孔径率k 变化的仿真结果,如图7所示㊂由图7可知,当t ɤ0.05mm 时,d =0.1㊁0.5㊁0.8mm 的导电网格屏蔽效能均随k 值增大而减小,且在整个孔径率范围内(0~1)可以根据曲线拐点k ᶄ分为2个阶段:第一阶段,当k ɤk ᶄ时,由于相邻导电纱之间的耦合效应较强,通过孔隙的图7㊀不同纱线规格下屏蔽效能随孔径率变化的仿真结果Fig.7㊀Simulation results of shielding efficiency with aperture rate under different yarn specifications第60卷㊀第5期基于法兰同轴测试原理的织物屏蔽效能仿真电磁泄漏并不大,所以不同孔径率下的导电网格屏蔽效能基本一致,且与孔径率为0的平板结构屏蔽效能近似相等;第二阶段,当k>kᶄ时,电磁泄漏带来的衰减效应逐渐增加,屏蔽效能随孔隙率增大而下降㊂图7中kᶄ点孔径率约为0.3,故可取0.3为临界孔径率㊂仿真中,当织物孔径率低于0.3时,织物模型可简化为平板模型;高于0.3,织物模型则采用网格模型㊂当t>0.05mm时,孔径率k为0.1~0.4的不同长轴尺寸导电网格屏蔽效能均高于k=0的导电平板屏蔽效能,此时除了相邻导电纱之间的较强耦合作用外,孔径深度的增加也使孔的波导效应随之增大,波导衰减贡献的屏蔽效能SE wg见下式[13]㊂SE wg=8.687t㊃2πc()c2a()2-f2f<c2a0fȡc2aìîíïïïï(3)式中:c为真空中的光速,m/s;f为入射波频率,Hz;t为孔径深度,m;a为孔径大小,m㊂由式(3)可知,当孔径深度较大且孔径尺寸较小时,波导衰减的影响不能忽略,使较小孔径率的导电网格屏蔽效能在相同厚度的导电平板基础上有所增加,故此时临界孔径率不存在,织物屏蔽效能的仿真等效模型仅为网格结构模型㊂因此在选择织物模型时,只需考虑织物中纱线的短轴尺寸,当tɤ0.05mm时,可取0.3为临界孔径率,根据织物实际孔径率选择平板模型或网格模型㊂3㊀织物屏蔽效能仿真与分析为了验证基于法兰同轴测试原理的织物屏蔽效能仿真模型对不同织物结构的兼容性,本文考虑了嵌织间距和织物层数两个因素,选用电导率为1.59ˑ105S/m的涤纶基镀银长丝织物,建立等效模型,并导入同轴装置仿真模型对其屏蔽效能进行计算㊂织物几何结构参数如表1所示㊂表1㊀织物几何结构参数Tab.1㊀Fabric geometry parametersB镀银长丝/涤纶1︰2嵌织织物C镀银长丝/涤纶1︰8嵌织织物0.190.050.260.27平板0.790.76网格2.370.92网格㊀㊀本文参考GJB6190 2008,采用法兰同轴装置测试织物在0.03~1.50GHz频率的屏蔽效能,为了提高测试的准确性㊁减小误差,对每种织物选取3块不同位置的试样并分别测试5次,取其平均值㊂图8为仿真计算值与实际屏蔽效能对比结果㊂图8㊀三种织物的屏蔽效能仿真和测试结果Fig.8㊀Simulation and test results of the shielding efficiencyof three kinds of fabrics由图8可知,三种织物的实测屏蔽效能与仿真结果在数值和变化趋势上基本一致,平均误差在6%以内,并且误差随着层数和嵌织间距的增加而增大㊂误差的主要原因有以下三方面:一是对织物模型的简化处理,忽视了织物中纱线的屈曲波高,减少了织物内部导电纱线的含量㊂二是模型认为导电纱线各节点之间接触良好(接触电阻为0),而实际存在一定的接触电阻㊂但在两者综合作用下,三种织物的单层实测屏蔽效能与仿真结果误差较小,同时随着层数增加,导电纱线含量带来的影响增大,误差也逐渐增大㊂三是多层织物的叠放Vol.60㊀No.5Fabric shielding effectiveness simulation based on flange coaxial test principle位置差异,仿真中织物模型紧密接触且层间导电网格彼此对齐;而在实验中由于织物的柔软性和叠放的紧密程度差异使得织物之间存在一定间隙,层数越多,产生间隙的可能性越大㊂另外手工操作不免使层间导电网格交错㊁互相导通,且导电纱线嵌织间距越大,网格间的交错㊁导通对其屏蔽效能影响越大,因此最大误差发生在织物层数为3层㊁镀银长丝/涤纶1︰8嵌织时㊂对比图8中的数据可以发现,不同嵌织间距㊁不同层数电磁屏蔽织物的屏蔽效能随频率增大呈现出不同的变化趋势:在单层织物中,织物A的屏蔽效能趋于稳定,而织物B㊁C呈下降趋势,因为随着织物中镀银长丝嵌织间距的增大,所形成的导电网格孔径率增大,因此在较高频率时电磁波对织物的穿透增加,屏蔽效能的下降幅度增加;在多层织物中,由于织物层数的增加,层间孔隙相互遮挡,限制了电磁波的直接通路,减少了电磁波在高频时的穿透,同时材料整体厚度增大㊁吸收损耗提高,且吸收损耗与频率正相关,因此织物A㊁B的屏蔽效能随电磁波频率增大而增大㊂而织物C孔径率过大,织物层间孔隙遮挡效果不明显,因此其屏蔽效能仍呈下降趋势,但下降幅度明显减小㊂不同层数织物屏蔽效能的仿真和测试结果清晰地表明,随着层数增加织物屏蔽效能随之增加,但屏蔽效能的提高率逐渐降低,同时层数增加意味着导电纱线使用量增加㊁生产成本提高㊂为了进一步分析相同导电纱线使用量情况下,织物层数对屏蔽效能的影响,本文以恒定的导电纱线使用量为基准,比较了单层织物A和三层织物B㊁单层织物B和三层织物C的屏蔽效能仿真结果,如表2所示,仿真中三层织物B㊁C交错叠放,使相邻导电纱间距分别与织物A㊁B相同,以消除孔径率的影响㊂由表2可知,在相同导电纱线使用量情况下,增加织物层数可以在一定程度上提高其屏蔽效能,这是由于导电纱线沿电磁波传播方向的分布增加后,增大了材料内部的吸收损耗和多次反射衰减,因此屏蔽效能提高㊂同时导电纱线含量越大,层数增加带来的屏蔽效能增幅越显著㊂表2㊀相同导电纱线使用量,不同层数织物屏蔽效能对比Tab.2㊀Comparison of the shielding efficiency of fabrics with the same conductive yarn usage and different layers单层织物A63.51本文基于法兰同轴法屏蔽效能测试原理,通过CST微波工作室建立了0.03~1.50GHz频段织物屏蔽效能的仿真模型,解决了仅依靠设备测试容易产生较大误差和成本的问题㊂在此基础上,分析了电磁屏蔽织物的两种等效模型的适用范围,并对镀银长丝织物的屏蔽效能进行仿真,得到以下结论:1)织物屏蔽效能仿真计算中,采用导电网格结构作为镀银长丝织物的仿真等效模型,但当纱线截面短轴尺寸小于0.05mm且孔径率小于0.3时,织物结构可简化为平板结构㊂2)不同嵌织比㊁不同层数的镀银长丝织物的屏蔽效能仿真和测试结果均具有较好的一致性,验证了仿真模型对不同镀银长丝织物结构的兼容性㊂3)在相同导电纱线使用量情况下,增加织物层数可以提高其屏蔽效能,同时导电纱线含量越大,层数增加带来的屏蔽效能增幅越显著㊂最后,由于本文仅以镀银长丝织物为例,对于使用该方法预测织物屏蔽性能是否具有普适性,还有待进一步论证㊂‘丝绸“官网下载㊀中国知网下载参考文献:[1]闫鑫鑫,谢春萍,刘新金,等.不锈钢纤维机织物的电磁屏蔽及力学性能[J].丝绸,2018,55(8):29-34.YAN Xinxin,XIE Chunping,LIU Xinjin,et al.Electromagnetic shielding and mechanical properties of stainless steel fiber woven fabrics[J].Journal of Silk,2018,55(8):29-34.[2]LIU Z,WANG X C.FDTD numerical calculation of shieldingeffectiveness of electromagnetic shielding fabric based on warp and weft weave points[J].IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility,2020,62(5):1693-1702.[3]孙天,张一曲,赵晓明,等.纬编针织物电磁屏蔽效能CST仿真分析[J].材料导报,2019,33(18):3130-3134.SUN Tian,ZHANG Yiqu,ZHAO Xiaoming,et al.CST simulation analysis of electromagnetic shielding effectiveness of weft-knitted fabric[J].Materials Reports,2019,33(18):3130-3134.第60卷㊀第5期基于法兰同轴测试原理的织物屏蔽效能仿真[4]李建雄,贾红玉,陈纯锴,等.基于各向异性织物的电磁屏蔽性能仿真计算[J].材料导报,2018,32(18):3235-3238.LI Jianxiong,JIA Hongyu,CHEN Chunkai,et al.Simulation of electromagnetic shielding performance based on anisotropic fabric [J].Materials Reports,2018,32(18):3235-3238.[5]苏钦城,赵晓明,李卫斌,等.基于有限积分法的机织物电磁屏蔽效能仿真分析[J].纺织学报,2016,37(2):155-160.SU Qincheng,ZHAO Xiaoming,LI Weibin,et al.Simulation analysis of woven fabric electromagnetic shielding effectiveness using finite integration technique[J].Journal of Textile Research,2016, 37(2):155-160.[6]肖红,唐章宏,施楣梧,等.织物屏蔽效能的法兰同轴法和屏蔽室法测试对比研究[J].纺织学报,2016,37(3):47-54.XIAO Hong,TANG Zhanghong,SHI Meiwu,et parative research on electromagnetic shielding effectiveness of fabric tested by flange coaxial method and shielding chamber method[J].Journal of Textile Research,2016,37(3):47-54.[7]陈超婵,缪轶,朱建刚,等.电磁屏蔽薄膜屏蔽效能的测量装置[J].上海计量测试,2018,45(3):24-27.CHEN Chaochan,MIU Yi,ZHU Jiangang,et al.Development on measurement tester of electromagnetic shielding effectiveness for electromagnetic shielding film[J].Shanghai Measurement and Testing,2018,45(3):24-27.[8]李美英.屏蔽效能测量方法和一种屏蔽材料机理的研究[D].北京:北京交通大学,2021.LI Meiying.Study on the Measurement of Shielding Effectivenessand the Mechanism of a Shielding Material[D].Beijing:Beijing Jiaotong University,2021.[9]肖红,施楣梧,钞杉,等.机织物有效结构模型的电磁屏蔽效能影响因素[J].纺织学报,2015,36(7):42-49.XIAO Hong,SHI Meiwu,CHAO Shan,et al.Influential factors of electromagnetic shielding effectiveness based on effective woven fabrics structure model[J].Journal of Textile Research,2015,36 (7):42-49.[10]GHIDA A A,LIONE P,LAURENT D,et al.Effectiveelectromagnetic properties of woven fiber composites for shielding applications[J].IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility,2020,62(4):1082-1089.[11]关福旺,肖红,施楣梧,等.织物基频率选择表面材料的制备及应用[J].纺织学报,2016,37(2):141-148.GUAN Fuwang,XIAO Hong,SHI Meiwu,et al.Fabrication and application of fabric based frequency selective surface[J].Journal of Textile Research,2016,37(2):141-148.[12]徐克平.镀银纤维织物的防电磁辐射性能研究[D].天津:天津工业大学,2012.XU Keping.Study on Electromagnetic Radiation Resistance of Silver-Coated Fabric[D].Tianjin:Tiangong University,2012. [13]白婉欣.周期开孔导体板的电磁屏蔽效能研究[D].北京:华北电力大学,2020.BAI Wanxin.Research on Electromagnefic Shielding Effectiveness of the Conductor Plate with Periodic Apertures[D].Beijing:North China Electric Power University,2020.Vol.60㊀No.5Fabric shielding effectiveness simulation based on flange coaxial test principleFabric shielding effectiveness simulation based on flange coaxial test principleSUN Na XU YangKey Laboratory of Science&Technology of Eco-Textile Ministry Education Jiangnan University Wuxi214122China Abstract With the rapid development of information technology the application of electronic equipment in communication transportation finance and other fields increases rapidly resulting in increasingly severe electromagneticenvironment in space.The electromagnetic shielding material is one of the main means to deal with the threat ofelectromagnetic environment.Among the commonly used electromagnetic shielding materials the electromagnetic shieldingfabric has been widely used because of its characteristics of softness light weight and high strength.In the developmentprocess of the electromagnetic shielding fabric the development cycle is long because of the complex fabric structure andmany influencing factors.In addition due to the softness of the fabric and the chance of manual operation the test resultswill be unstable.Meanwhile the test and evaluation of the shielding efficiency can only be carried out after the productionof the fabric which further increases the design cycle and experiment cost of the electromagnetic shielding fabric.Therefore it has become a research hotspot to use scientific and effective simulation methods to predict the shieldingefficiency in fabric design stage.In order to guide the actual production and research we developed a fabric shielding efficiency simulation method in the frequency range of0.03-1.50GHz aiming at the testing method of flange coaxial fabric shielding efficiency withgood platform performance and simple operation.Firstly the structure model of the flange-coaxial device was constructedby CST microwave bined with the shielding efficiency test principle of the flange-coaxial method simulationparameters were set and preliminary simulation was carried out to confirm the transmission performance of the device.Then two equivalent models of the electromagnetic shielding fabric were established and their application range wasanalyzed.Finally the shielding efficiency of silver-coated filament fabrics with different interweave spacing and layers wascalculated by simulation and the accuracy of the simulation was verified by fabric shielding efficiency tests.The resultsshow that the simulation model can simulate the testing process of the shielding efficiency of the flange coaxial device.Themesh model can be used as the simulation equivalent model of the silver-coated filament fabric and the fabric structure canbe simplified into a flat plate model when the short axis size of the yarn section is less than0.05mm and the aperture ratiois less than0.30.The test results of shielding efficiency of the silver-coated filament woven fabric with different embeddingratios and different layers are basically consistent with the simulation results and the average error is less than6%whichproves that the simulation model is feasible to predict the shielding efficiency of the silver-coated filament woven fabric.In this paper a fabric shielding efficiency simulation model based on the flange coaxial test principle is established and it can quickly calculate the shielding efficiency of the silver-coated filament electromagnetic shielding fabric shorten theexperimental period and reduce the experimental cost for the design of this kind of electromagnetic shielding fabric.However as the types of electromagnetic shielding fabrics also include surface metallized fabrics metal fiber blendedfabrics and conductive nonmetallic fabrics this paper only takes silver-coated filament fabrics as an example.Whether thissimulation model can be used to predict the shielding effectiveness of other types of electromagnetic fabrics needs furtherdemonstration.Key words flange coaxial method silver-coated filament fabric electromagnetic shielding fabric fabric model electromagnetic simulation shielding efficiency。
人工湿地堵塞机理与解决措施-堵塞模型
人工湿地堵塞机理与解决措施堵塞模型论文导读:：人工湿地的长期运行尚缺少安全保障。
因此研究堵塞机理、预防对策和解决措施。
解决措施。
论文关键词：人工湿地，堵塞机理，堵塞模型，解决措施人工湿地是利用土壤、人工介质、植物、微生物的协同作用对废水进行处理的技术，具有投资低、出水水质好及运行管理方便等特点 [1-5]。
人工湿地按水流的流动方式分为表面流人工湿地、潜流人工湿地和垂直流人工湿地。
其它类型大多以此为基础，经过改进或组合而成。
但从目前工程实践来看，人工湿地的长期运行尚缺少安全保障，如果设计或运行管理不善，容易造成堵塞。
美国环保署对100多个构建湿地进行调查，发现有近一半的湿地在运行5年内出现堵塞，导致湿地水力传导系数降低、处理效果下降、运行寿命缩短等[6]。
因此研究堵塞机理、预防对策和解决措施，对提高人工湿地长期稳定运行极其重要。
1 人工湿地堵塞的机理人工湿地的堵塞过程通常可分为3个阶段：初期，渗滤速率接近开始运行时水平，但呈现下降趋势；中期堵塞模型，渗滤速率缓慢下降；末期，填料表面间歇到持续积水。
研究表明,当土壤孔隙小于10μm时水不能从中通过;10～50μm的孔隙水可以缓慢通过;而大于50μm 的孔隙水可以正常通过,因此大于10μm的孔隙占湿地总的孔隙体积的比率可称为有效孔隙率。
潜流人工湿地中堵塞过程的实质是湿地中有效孔隙率减小的过程[7]。
人工湿地的堵塞机理可归结为物理、化学和生物三个方面。
1.1 物理机理1.1.1 固体截留固体截留是人工湿地废水悬浮固体去除的主要方式，包括：电化学吸附、惯性力、布朗运动去除等。
Kadllec和Wallace指出在水平潜流人工湿地中，大颗粒的固体截留是悬浮物去除了主要机理，并且主要发生在湿地的最初几米[8]。
Hermansson指出微粒被基质截留是以电化学吸附为主，吸附能力的大小取决于微粒、基质及流体的表面电荷的多少。
随着固体的大量截留，湿地的孔隙率不断减小，这又强化了基质对悬浮固体的截留，最后发生堵塞[9]。
气动冲淤数值仿真模型研究
气动冲淤数值仿真模型研究方案考虑到计算机硬件条件及模拟精度的要求，采用立面二维模型研究气动冲淤效果。
选取长1m、深0.3m的一个矩形渠道，渠道中间有一个高0.2m、宽0.4m的沉沙池，沉沙池底部的中间设置两个高0.002m的气流速度进口，进口的法向方向与渠道方向平行，见图1。
采用结构化网格分区域进行网格划分，分不同区域采用不同尺寸。
其中：沉沙池中采用0.001m的网格，矩形渠道中最大网格为0.005m，见图2。
初始状态下，沉沙池中均为泥沙，渠道中为水，见图3。
待水流计算稳定后，速度进口2和速度进口3开始充气并计算。
泥沙选用贵港枢纽附近的泥沙，中值粒径do=0.017mm;泥沙密度为2500kg/m3。
泥沙休止角初步选定为300，根据经验，泥沙的孔隙率选为60%。
计算T况中，M-I为水力喷射冲沙T况，M-2-M-IO为气动冲淤T况。
其中：M-I的水流流速和M-2T况中的气体流速均为5m/，M-3、M-4T況的气体流速分别为10、15m/，M-5-M-7T况速度进口1的水流速度为0.3m/，M-8-M-IOT况速度进口的水流速度为0.1m/，见表1。
紊流模型采用Standardk-ε：压力速度耦合迭代采用SIMPLE算法求解;动量、湍流黏度、湍流动能和湍流耗散率采用二阶迎风格式进行离散，体积分数用一阶迎风格式离散。
2气动冲淤机理分析2.1水射流和气动冲淤对比对比T况M一1及M-2模拟结果可知，在相同的冲刷速度（5m/）下，采用水力喷射冲沙时，水射流附近沙粒最大速度为2.1m/，由于流体动量和密度较大，因此泥沙运动方向与孔口射流方向保持一致，冲击到沉沙池壁面后，左半部分泥沙在水流的作用下在沉沙池内形成纵向环流，靠近壁面的泥沙由射流带向下游。
采用气动冲淤法时，气流冲击到泥沙后，受阻力和气体浮力的影响，气流扰动沉沙池内泥沙并使其向上运动，沙粒相向上的最大速度为2.3m/，扬动的泥沙到达沉沙池上方后被水流带向下游。
无纺土工布在庙滩水库坝体暗沟排水中的应用
无纺土工布在庙滩水库坝体暗沟排水中的应用贺事忠（广东省博罗县水利局，516100）摘要：庙滩水库是列入省基建计划的中型水库加固工程，因当地缺乏合格的块石，坝体排水采用无纺土工布暗沟排水代替传统的块石排水棱体，不仅效果好，施工进度快，而且降低了工程造价。
本文介绍无纺土工布暗沟排水设计及相关问题。
关键词：水库；土工布；坝体排水⒈工程概况庙滩水库位于博罗县仍图镇。
水库设计总库容1533万m3，正常库容1127万m3，水库主要任务是农田灌溉。
水库枢纽主要建筑物有均质土坝四条、溢洪道一座、灌溉放水涵管1条。
该水库安全加固工程经省审批列入1998～2000年度基建计划，总投资992万元。
主要加固项目包括四条土坝坝体加固、溢洪道改建、涵管改造等。
本文只涉及坝体暗沟排水设计有关的内容。
⒉坝体排水设计水库四条均质土坝中规模最大的为一副坝，一副坝坝顶长310m，最大坝高12m，迎水坡坝坡为1：2.6，背水坡坝坡为1：2.5。
一副坝存在的主要安全问题是坝体浸润线较高，库水位接近正常水位时，背水坡约1/3坝高以下出现牛皮胀现象，经勘探查明：一副坝坝体由粉土、粉质粘土填筑而成，其渗透系数为A ×10-5cm/s，坝基为第四系冲积层，多为粉质粘土和粘土，下伏基岩为侏罗系砂页岩，其渗透系数为A×10-5cm/s～A×10-6cm/s。
为了有效降低坝内浸润线高程，确保土坝坝坡安全，在坝体排水结构设计时，进行了二种设计方案比较：①坝后坡脚干砌块石棱体排水；②坝内无纺土工布暗沟排水。
2.1 坝后坡脚干砌块石棱体排水方案如图1，排水棱体基底高程▽16.20m，棱体顶高程▽19.20m，顶宽2.0m，内坡1:1.0，外坡1:1.5。
考虑到坝后150m左右为2.2 坝内无纺土工布暗沟排水设计在坝线桩号0+75至0+340布置坝内排水暗沟，全长265m。
纵向排水暗沟布置在距下游坝址5.1m处，采用无纺土工布包裹粒径为20～40mm的碎石，倒梯形断面，中间设φ150mm的pvc横向排水暗沟1-1断面图图三失效后影响主体工程安全或修理费用高时，应以拟用的土工织物和现场土料进行室内淤堵试验。
深圳卫生填埋淤堵排放的灰色预测模型
媳
卜
）
我 们 对研究 对象 的描述 能力 ．
Ｉ
＋
一
，
记 正跳 变（ ｅ＞０生 成数 据 序列 ） ； ＝ ；ｅ （） ｅ （） … ， （ ） （ １ ， ２ ， ｅ ｎ｝ 对 建立 Ｇ １１模 型 ， 响应形式 为 Ｍ（ ，） 其
０ ｌ
＝
关键词 ： Ｍ（ ，） 型 ； 色预 测 ； 透 系数 Ｇ １１模 灰 渗 中圈分 类号 ：７９３ Ｘ ９ ． 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ：００ １８ １０２０— １６ ０ １０ —９０２０ ）３００ — ４
：
１ Leabharlann ：２ 灰色系统理论是我国学者邓聚龙教授于 １８ 年在国际上首先提 出来 的， ９２ 在短短 的 １ 年里 已经渗透到 ９
则预 测值 ∞ 与实测 值存在 残差 ， 即
， ）
。 ｌ
＝ 辎
幡
＋
一 １
．
．
一
，
￡ ）＝ ？一 ｛ （ ｛ ｊ
那 么 ， 否利 用残整 答 案 是肯 定 的 ． 灰 色 系统 理 论 可 按
Ｔ
的思想，（） ￡ ｆ中的；。 ｛是灰色的， 因而含有有用信息． 充分
｝
３
农业 、 济 、 经 运输 、 象 和土木工 程等 诸 多领域 ， 有广 泛的应 用前景 … ． 谓灰 色系统 ， 该系统 中既古 已知 气 具 所 指
信 息又含 未 知信 息的 系统［ ． 色预测 中的 Ｇ ２灰 １ ＭＯ ，） 型是 灰色理 论的核 心 ， 本 质就是 用指数 曲线逼 近已 １模 其 知 信息 ， 由此对 未 确知 信息进 行预 测 ， 有较高 的精度 ． 具 目前 ， 卫生填 埋是 我 国乃 至 世界 上大 多数 国家普 遍采 用 的垃圾 处理方 法 之一 ． 国各 大城 市 都 已建成 或 在 建或 将 建 垃圾 填 埋 场 ． 我 已建成 的填 埋 场 为城 市 环 境 改 善 、 民生 活质 量 的提高起 了巨大作用 ． 人 但是 ， 许多 已建成 的填埋 场仍存 在不尽 人 意的地 方 ， 如垃圾 滤 液污染
土工无纺布工程特性试验研究
第3卷第3期2005年9月水利与建筑工程学报Journal of W ater Resources and Architectural EngineeringV ol .3No .3Sept .,2005收稿日期:2005-05-25 作者简介:巨娟丽(1976—),女(汉族),陕西乾县人,在读硕士研究生,主要从事岩土工程专业方面的工作。
土工无纺布工程特性试验研究巨娟丽(西北农林科技大学水利与建筑工程学院,陕西杨凌712100)摘 要:对某工程所用的无纺布进行了物理力学特性试验、渗透性试验和淤堵试验,说明此种无纺布能满足排水要求,且用做反滤层时,不会产生不允许的淤堵现象。
关键词:无纺布;反滤层;梯度比G R ;渗透性中图分类号:T V 49 文献标识码:A 文章编号:1672—1144(2005)03—0043—04Experimental Stu dy on Project C haracters of Nonwoven ClothJU Juan -li(College of Water Resources and Architectural Engineering ,Northwest Sci -Tech Universityof Agriculture and Forestry ,Y angling ,Shaan xi 712100,China )A bstract :This article analysed the ex periments of the characters of physical mechanics ,the permeability and the siltation for the nonw oven cloth in a certain project .Based on the analysis ,a conclusion is draw n that the non -w oven cloth could satisfy the neen of drainage and could not occure the unallow ed siltation phenomenon w hen itis used for filter .Keywords :nonwoven cloth ;filter ;gradient ratio ;permeability 表1 无纺布物理、力学特性测定结果试验项目单位实测结果物理特性单位面积质量/(g ·m -2)409.80等效孔径O 95/mm0.088力学特性断裂拉伸纵向强度/(kN ·m -1)14.62横向强度/(kN ·m -1)11.98纵向伸长率/%71.83横向伸长率/%79.33梯形撕裂纵向强度/kN 0.372横向强度/kN 0.329CBR 顶破强度/kN1.44试验依据GB /T 17638-1998 土工合成材料是一种新型的岩土工程材料。
某水库排水棱体工作性态及淤堵原因分析
文章编号：１００６－００８１（２０１８）０９－００４８－０３
某水库排水棱体工作性态及淤堵原因分析
徐 升１，２ 胡 强１，２ 王 姣１，２ 虞 慧１，２ 熊 威１，２
经坝体稳定复核计算，当反滤排水棱体淤堵时， 瑞典圆弧法最小安全系数均满足规范要求，在设计 工况（７４．００ｍ）和 校 核 工 况 （７６．４３ｍ）下 采 用 毕 肖 普法计算出最小安全系数分别为１．２８３、１．２６８，均小 于允许值１．３０，不满足规范要求。因此，排水棱体失 效导致坝体渗水无法正常排出，坝体浸润线升高，严 重影响坝体渗透稳定及坝坡结构稳定。
（１．江西省水利科学研究院，江西 南昌 ３３００２９； ２．江西省水工安全工程技术研究中心，江西 南昌 ３３００２９）
摘要：某水库大坝下游坝坡出现大面积湿润区，为评价排水棱体的工作性态，采用渗流有限元法对坝 体内渗流状态进行验算。结果显示，排水棱体中土工布反滤层已淤堵失效，坝体渗水无法排出。结合工程 实际，分析了土工布淤堵原因，并提出了隐患处理措施建议以及设计和施工中应注意的问题，为工程应用 提供参考。
某水库控制流域面积 ５５．２ｋｍ２，按 ５０ａ一遇洪 水标准设计，１０００ａ一遇洪水标准校核，总库容为 ５０７９万 ｍ３。 正 常 蓄 水 位 ７４．００ｍ，死 水 位 ５１．２０ｍ，灌溉面积 ４万 ｈｍ２，电站装机 ５００ｋＷ，是 一座以灌溉为主，兼顾防洪、发电等综合效益的中型 水库。
收稿日期：２０１８－０４－０８ 基金项目学研究院，工程师．
２ μｗ ｘ２
＋ｋｙ γｗ
２ μｗ ｙ２
＋θｔｗ
＝０
（１）
式中，ｋｘ、ｋｙ分别为 ｘ和 ｙ方向的渗透系数，ｃｍ／ｓ；γｗ 为水的重度，Ｎ／ｍ３；θｗ 为体积含水率；ｔ为时间，ｓ；μｗ
熔喷布、无纺布质量检验方法
熔喷布、无纺布质量检验方法一、熔融指数检测<1>实验原理熔融指数（Melt Flow Rate ,MFR）,全称熔液流动指数，或熔体流动指数是一种表示塑胶材料加工时的流动性的数值。
线性高聚物在一定温度与压力的作用下具有流动性，这是高聚物加工成型的依据，如许多材料可以进行熔融纺丝，因此高聚物的流动性的好坏是成型加工时必须考虑的一个很重要的因素。
熔融指数是在标准的熔融指数仪中测定的。
先把一定量高聚物放入按规定温度的料筒中，使之全部熔融，然后在按规定的负荷下，它从固定直径的小孔中流出来，并规定用10分钟内流出来的高聚物的重量克数作为它的熔融指数。
在相同条件下（同一种聚合物、同温度、同负荷），熔融指数越大，说明它的流动性越好，相反熔融指数越小，则流动性越差。
<2>检测准备A、熔体速率测试仪一台B、电子天平一台（精度0.001g）C、称取检测粒料6—10g，作为检测样本<3>检测工艺说明熔体在2.16kg的标准载荷下，10min流过固定内径（a、熔指小于400g/10min的纺粘料选用口模直径为2.096mm。
b、熔指大于400g/10min的熔喷料选用口模直径为1.18mm），毛细管的重量。
即为熔体的流动速率（又称熔融指数）<4>、图示说明<5>、熔喷布的原料供应和使用对应的质量控制生产供应链:PP切片+母粒（熔喷布专用聚丙烯材料）→通过纺丝生产熔喷布→分切成口罩相应尺寸→口罩厂主要通过测试熔喷布的过滤效率达到口罩标准要求的方式进行原料的质量控制，根据纺丝工艺的不同，选用不同熔融指数的原料。
二、克重检测<1>实验原理克重是非织造布的基本指标，其定义为单位面积产品的重（质）量，我国法定的计量单位g/㎡（克每平方米）。
克重的大小反应了产品的厚、薄。
但因称呼及表示方法未得到统一，甚至不同企业表示方法也不一样，如有人将“单位面积产品质量”称为“基重”，或“Basis Weight”,或称作“面密度”，也有写为GSM（即英文每平方米的克数的缩写），更有直呼为“单位面积质量”，实际上，其他柔韧性材料如纸、皮革等已经长期沿用“定量”这个称呼。
模拟现场工况条件下的无纺布淤堵试验研究
（ 长 江航 道 规 划 设 计 研 究 院 ，湖 北 武 汉 ４ ３ ０ ０ ４ ０ ）
卫
摘要 ：通过对荆江长河段航道整 治护坡 工程的 结构形 式及 其 中常用的短 纤针 刺非 织造土 工布 进行调研 ，针对反 滤层 中
无 纺 布 潜 在 的 淤堵 问题 及 其 对岸 坡 稳 定 性 的 影 响 进 行 分 析 ，研 制 了模 拟 现 场 工 况 条 件 的 土 工 合 成 材 料 淤 堵 试 验 仪 。 分 别 将 水 力 梯度 、垫 层砂 厚 度 、砂 的粗 细 、 土质 类 别 及 无 纺布 孔 径 单 一 因子 对 无 纺 布 淤 堵 的 影 响 进 行 试 验 分 析 ，探 讨 各 因子 对 无
Ｃｌ ｏ ｇ ｇ ｉ ｎｇ ｔ ｅ ｓ ｔ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ ｎ ｏ ｎ－ ｗｏ ｖ ｅ ｎ ｆ ａ ｂ ｒ ｉ ｃ ｓ ｕ ｎｄ ｅ ｒ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｏ ｎ－ ｓ ｉ ｔ ｅ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ
ｐ ｏ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｃ ｌ ｏ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ｏ ｆ ｎ ｏ ｎ — ｗ ｏ ｖ ｅ ｎ ｆ ａ ｂ ｒ ｉ ｃ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｆ ｌ ｔ ｅ ｒ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｓ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｎ ｓ ｌ ｏ ｐ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ． Ｔ ｈ ｅ ｇ ｅ ｏ ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｉ ｃ ｓ
ｃ ｌ ｏ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｓ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｅ ｄ ｔ ｏ ｃ ａ ｒ ｒ ｙ ｏ ｕ ｔ ａ ｓ ｅ ｒ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｎ ｏ ｎ — ｗｏ ｖ ｅ ｎ ｃ ｌ ｏ ｇ ｇ ｉ ｎｇ ｔ ｅ ｓ ｔ ， ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｉ ｓ ｕ ｎ ｄｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｄｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ
虹吸排水抗淤堵能力模型试验与理论分析
第50卷第2期中南大学学报(自然科学版) V ol.50No.2 2019年2月Journal of Central South University (Science and Technology)Feb. 2019 DOI: 10.11817/j.issn.1672−7207.2019.02.018虹吸排水抗淤堵能力模型试验与理论分析汪磊，尚岳全，吕俊俊，徐浩迪(浙江大学建筑工程学院，浙江杭州，310058)摘要：针对不同虹吸管布置方式和不同虹吸扬程高度，模拟不同粒径砂粒在虹吸管中的流动特性及其对虹吸过程的影响，并通过理论分析加以验证。
研究结果表明：粒径小于1.00 mm的砂粒均会在虹吸作用过程中被水流带出，不发生孔底泥沙淤积或堵塞虹吸管，虹吸排水过程具有抗淤堵能力；在虹吸过程中，管内水流速度大于砂粒的下沉速度，证明砂粒进入虹吸管能够随水流流动。
关键词：边坡；虹吸排水；抗淤堵能力；临界扬程；模型试验中图分类号：TU43 文献标志码：A 文章编号：1672−7207(2019)02−0384−06Model test and theoretical analysis ofanti clogging capacity of siphon drainageWANG Lei, SHANG Yuequan, LÜ Junjun, XU Haodi(College of Civil Engineering and Architecture, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China)Abstract: For different siphon arrangement and different siphon lift, flow simulation of sand particles with different sizes was conducted. The influence of sand particles on the siphon process was studied, and was then verified by theoretical analysis. The results show that sand particles smaller than 1.00 mm in diameter are brought out of the water under the action of siphon, with no hole bottom sediment or blockage of the pipe. It is thus proved that siphon drainage has the ability of anti-clogging. The water velocity in the pipe is larger than the sand velocity during the siphon process, which indicates that sand particles can enter the siphon and flow with the water.Key words: slope; siphon drainage; anti clogging capacity; critical lift; model test滑坡地下水位上升是一个降雨累积的过程，如果能及时有效地排出坡体地下水，控制地下水位上升幅度，就能减少滑坡的发生[1−6]。
反滤层中无纺布的淤堵原因分析及改善措施建议
反滤层中无纺布的淤堵原因分析及改善措施建议
唐正涛
【期刊名称】《中国水运（下半月）》
【年(卷),期】2017(017)003
【摘要】通过对荆江长河段整治河段岸坡土层、护坡工程反滤层的结构型式及其中常用的短纤针刺非织造土工布(简称“无纺布”)的应用情况进行调研,对反滤层中引起无纺布淤堵的原因进行了分析,并结合无纺布淤堵的影响因素从垫层用砂的含泥量、垫层用砂的继配、垫层用砂的厚度及无纺布的孔径等方面提出了无纺布抗淤堵的改善措施建议,以期为无纺布的工程实际应用提供参考.
【总页数】3页(P191-193)
【作者】唐正涛
【作者单位】长江航道规划设计研究院,湖北武汉430040
【正文语种】中文
【中图分类】TU41
【相关文献】
1.土工无纺布在东泉水库反滤层中的应用
2.无纺布在水利工程反滤层中的应用
3.模拟现场工况条件下的无纺布淤堵试验研究
4.无纺布淤堵指标的评价模型研究
5.无纺布的室内常规淤堵试验研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
电磁屏蔽织物模型验证与分析
１．３电磁辐射与电磁屏蔽的原理………………………………………………………．４
１．３．１电磁辐射简介……………………………………………………………………。４
ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，Ｃａｎ
ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｏ
ｏｂｔａｉｎ ｔｈｅ ＳＥ ｏｆ ｃｌｏｔｈｉｎｇ．Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ：ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｌｏｗｅｒ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｋｉｒｔ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｗａｖｅ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｉｓ ｖｅｒｙ ｓｍａｌｌ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ
ａＳ
ａｎｄ
ｎｅｇｌｉｇｉｂｌｅ，ＳＯ ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｃｌｏｔｈｉｎｇ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｌｉＲｌｅ ｏｐｅｎ ｓｌｉｔ，ｃｏｌｌａｒ ｃｕｆｆｓ
ｏｎ
ｓｍａｌｌ ａｓ ｐｏｓｓｉｂｌｅ，ｃｌｏｔｈｉｎｇ ｔｙｐｅ ｄｅｓｉｇｎ ｓｈｏｕｌｄ ｒｅｌｙ ｍｏｒｅ
ＳＯ
ｏｎｅｓｉｅｓ
ｏｒ
ｔｉｇｈｔ－ｆｉｔｔｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ
摘要
本课题根据市场上最为常见的防辐射织物的基本结构特征性质将试样分为两类模 型进行研究，一类为网格模型，另一类为孔眼模型。网格模型适用于织物组织孔洞平 均分布的情况。在网格模型中根据数据需要测定试样一定频率下的单位长度电抗、单 位长度电阻、直径等并计算出试样的磁导率、阻抗以及介电常数等相应物理参数，根 据网格模型的公式计算出试样的电磁屏蔽效能。通过ＳＮ／Ｔ２１６１—２００８纺织品防微波性 能测试方法测试了同样试样的电磁屏蔽效能，并得出实验结果。将测试结果和模型计 算结果对比可以发现：两种方法得出的屏蔽效能基本是吻合的。本文还对该模型中影 响织物电磁波辐射的因素进行了分析即：纱线交织间距、纱线直径、纱线的单位长度 的交流电阻和单位长度的交流电抗越大衰减率就越小。 孔眼模型适用于具有织物表面涂层的织物，在孔眼模型中通过对试样结构特征的 实验研究观察，得出试样中的孔眼面积大小、孔眼尺寸、以及试样单位面积内的孔眼 个数等相关织物特征参数，并根据相应的参数求出织物的电磁屏蔽效能，将该结果和 实际测试所得数据进行比较，结果发现两种计算方法所得数据基本吻合，并对影响孔 眼模型织物的电磁屏蔽因素进行了分析：试样面积相同，孔眼越多、孔眼面积越大， 织物的屏蔽效能越低。 防辐射面料和其成品服装的防辐射性能是有本质区别的，织物是平面的而服装是 立体的，并且影响防辐射服屏蔽效果的因素也更多。根据导电纤维和金属之间的共通 性，把理想的防辐射服装简化为隧道模型，根据裙摆半径、裙摆内外的介电常数、电 导率、磁导率、频率、相对复介电常数等参数，可以计算得出服装的屏蔽效能。结论： 该模型的公式计算出的从裙摆下部进入的电磁波其屏蔽效果甚微，若服装具有一定的 屏蔽效能，则可推断出摆口或是裤脚半径，所以防护服设计应少有开口缝隙，领口袖 口应该尽量的小，衣服版型的设计也应该偏重于连体衣或是紧身防护服等从而可以在 一定程度上对电磁波进行更好的屏蔽。
电磁屏蔽织物屏蔽效能理论计算的研究进展
电磁屏蔽织物屏蔽效能理论计算的研究进展梁然然;肖红;王妮【摘要】According to the basic theory of electromagnetic shielding, the theoretical calculation methods and formulas of shielding effectiveness for sheet metal, perforated metal and metal wire mesh were summarized. For different types of fabric or the theoretical calculation model and methods, from perforated metal, wire mesh, topology structure model and other numerical methods, the research progress of the theoretical calculation of shielding effectiveness of electromagnetic shielding fabric in recent years were reviewed. The problems existing in the quantitative research of shielding effectiveness for electromagnetic shielding fabric were analyzed. The view that the theoretical relations between shielding effectiveness and electromagnetic parameters of the yarns and fabric structure need further study was pointed out. In addition, on the basis of the electromagnetic parameters and structure parameters of the yarns, subsequent research direction is to establish analytic formula used to guide the engineering calculation of shielding effectiveness of fabric.%依据电磁屏蔽基本理论，总结了无孔金属板、有孔金属板和金属丝网格屏蔽体的屏蔽效能理论计算方法及公式。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2017年12月第12期总第537期水运工程Port & Waterway EngineeringDec . 2017No . 12 Serial No . 537无纺布淤堵指标的评价模型研究王春平(长江航道规划设计研究院，湖北武汉430040)摘要：针对无纺布淤堵指标的评价问题，通过对航道整治工程岸坡反滤层中常用的短纤针刺非织造土工布的淤堵指标 的透水准则和梯度比准则进行研究，找出两者之间的关系结合点：标准排水边坡的水力梯度值和梯度比限值，并基于此结 合点开展无纺布的淤堵试验，对淤堵指标的评价模型进行探索研究，拟合出航道整治工程岸坡反滤层中无纺布淤堵指标的 评价模型公式，以期指导计算无纺布能正常发挥反滤功能的时间期限。
成果填补了该领域研究的空白，奠定了该领域研究 的基础，为今后促进该领域的研究具有重要的价值和意义。
关键词：短纤针刺非织造土工布；透水准则；梯度比准则；淤堵指标评价模型中图分类号：U 614文献标志码：A文章编号：1002-4972(2017)12-0148-05Evaluation model about clogging index of non-wovensWANG Chun-ping(Changjiang Waterway Planning Design and Research Institute , Wuhan 430040, China )Abstract: In view o f the evaluation question o f the non-w oven clogging in d e x , this paper studies theperm eation c rite rio n and the gradient ra tio c rite ria about the clogging in de x o f the nonw oven geotextile com m only used in the slope filte r la ye r o f the channel re g ulation p ro je c t , and fin d s out the re la tio n sh ip between the two p o in ts : the h y d ra u lic gradient o f the standard drainage gradient and gradient ra tio lim it.B a s e d on th is com b in ation p o in t , this paper carries out a series o f non-w oven clogging tests , and explores the evaluation m odel o f non-w oven clogging in de x to f it the evaluation fo rm u la o f the non-w oven clogging in de x in the a n ti-filtra tio n la yer o f the bank slope and guide the ca lcu la tio n o f the tim e pe rio d fo r non-w oven fa b ric to fu n c tio n p ro p e rly.T h e results f i l l the gaps in the fie ld o f research , lay the fou nda tion fo r the study in this fie ld , and have im p ortan t value and sig nifica nce fo r the fu tu re to prom ote the study o f the fie ld .Keywords: staple acupuncture non-w oven ge otextile ; perm eation c rite rio n ; gradient ra tio c rite rio n ; cloggingin de x evaluation m odel在长江航道整治及其他的护坡工程中，短纤 针刺非织造土工布（简称“无纺布”）是反滤层 结构及盲沟中普遍采用的一种土工合成材料[1-2]， 在工程中可起排水、反滤、隔离、防护等作用[3]， 为促进岸坡土体排水、维持岸坡稳定性等方面发 挥着重要作用。
但在实际应用中，无纺布往往会 *产生不同程度的淤堵，并且与水力梯度、垫层砂 厚度、砂的粗细、土质类别及无纺布孔径等因素 都有影响[4_5]，从而降低无纺布的排水或反滤功 能。
有研究人员围绕这些影响因子分析研究了其 中的原因，并提出了一些有针对性的改善措施[6]， 分别体现在垫层用砂的含泥量、垫层用砂的级配、收稿日期：2017-04-29*基金项目：长江航道局重点科技项目（cjjjhdcx 20140017)作者简介：王春平（1965—），女，硕士，成绩优异的高级工程师，从事岩土工程勘测及工程试验检测第12期王春平：无纺布淤堵指标的评价模型研究• 149 •垫层用砂的厚度及无纺布的孔径等方面。
无纺布在应用中会产生淤堵，就有必要对其 淤堵指标进行评价，在前期研究成果中有两个评 价准则即透水准则和梯度比准则[79],透水准则中 既要允许水尽可能自由通过，又要防止土颗粒流 失，梯度比准则是将G R矣3作为土工织物能满足 滤层要求的标准，这两个准则中既有理论支撑、也有判别标准，但两者之间是基本分离的，缺少 对无纺布淤堵指标评价模型的研究，缺少对反滤 层中无纺布使用寿命的评估。
因此，本文针对航道整治工程中常见的粉质 黏土岸坡及常用的规格为400 g/m2的无纺布进行 淤堵试验，将透水准则和梯度比准则紧密结合，对无纺布淤堵指标的评价模型进行探索研究，既 可指导计算无纺布能正常发挥反滤功能的时间期 限，也填补了该领域研究的空白，对今后促进无 纺布在该领域的应用研究等具有很重要的价值和 意义。
1无纺布淤堵指标的评价准则1.1透水准则G iro u d(1996年）提出了一个独立的针对孔隙 水压力的设计准则：与没有滤层时的情况相比, 滤层的存在，即使它是透水的，也会搅乱紧邻滤 层上游土体内的流态，这就要求所选择的滤层应 对原流态的扰动影响小到可以接受的范围内。
通 常这种扰动能影响到土体中孔隙水压力和流速, 用来判定这两个方面的透水准则。
1)孔隙水压力要求：与没有滤层时相比，滤 层的存在增加了基土中的孔隙水压力。
设置滤层 后，土体中孔隙水压力变化小于土体压应力的10%是可以接受的，按此导出的滤层透水准则可 以用下式表示：&>服乂（1)式中：^为土工织物滤层的渗透系数；[为土体的渗透系数；^为临近土工织物滤层基土中的水力 梯度。
有关邻近土工织物滤层基土中的水力梯度 ^的典型值见表1。
表1工程应用中邻近土工织物滤层基土中的典型水力梯度应用部位典型的水力梯度值^标准的排水边坡 1.0垂直墙排水 1.5路肩排水 1.0填土表面水集中系统 1.5大坝黏土心墙处3〜10黏土围堰>102)流速要求：与没有土工织物滤层情况相 比，滤层的存在，即使其透水性很好，也会使流 体的流速降低。
如果要求有滤层时的流速降低程 度小于10%，则可导出下面的透水准则：K f>K s(2) 1.2梯度比准则采用观测土体和土工织物整个系统中水头损 失的变化情况来代替长期的渗透试验的方法，即梯度比（G R)试验。
梯度比：淤堵试验中，土工 织物试样至其上方25 m m 土样的水力梯度^与土工织物上方从25 ~ 75 m m之间土样的水力梯度乙 的比值[10]，艮PG R= W2(3)美国陆军工程师兵团通过大量的梯度比试验, 比较得出，当梯度比G R>3时，土工织物滤层将 产生较严重的淤堵，渗透系数大幅度下降，此时 土工织物已经不能满足过水滤层的要求。
因此美 国陆军工程师兵团制定的指导性规范中将G R矣3 作为土工织物能满足滤层要求的标准，即梯度比 准则。
2试验方案及试验数据2.1试验用土的基本物理性质参数在典型粉质黏土岸坡中采取土样，进行天然 密度、天然含水率及天然密度条件下的渗透系数 等试验。
试验结果见表 2。
表2试验用土的物理性质参数岸坡土类天然湿密度p/(g-cm"3)天然干密度Pd/(g*cm"3)天然含水率w/%天然密度下的渗透系数/(10~6cm*s_l)粉质黏土1.87 1.4628.08. 16•150 -水运工程2017 年2.2试验用砂的基本物理性质参数航道整治工程岸坡中一般常用的滤层砂为粗砂，本次试验用砂也是选用粗砂，其基本物理参数见表3。
表3试验用滤层砂的物理性质参数细度模数表观密度/级配区-3)(kg.m)堆积密度/(kg.m-3)总含泥量/%泥块含量/%3.2I 2 6501 3401. 80. 1 2.3试验用无纺布的基本物理性质参数航道整治工程岸坡滤层中一般常用的无纺布 规格为400 g/m2,所以本次试验也是选用同样规 格的无纺布，其基本物理参数见表4。
在岸坡工程中设置了反滤层、盲沟及明沟等，以利于岸坡排水，航道整治岸坡主要为排水边坡，因此利用透水准则中表1中排水边坡的典型水力 梯度/=1和梯度比准则中G R度比的界限进行评 价探索试验，通过淤堵试验计算梯度比G R。
试验用土为航道整治工程典型岸坡采取的粉 质黏土，在室内进行淤堵试验时均以粉质黏土的天 然干密度1.46 g/c m3及天然含水率28. 0%为控制指 标；取样地点工程所用无纺布均为规格400 g/m2的，试验用布也选此规格，且工程取样地点岸坡 滤层砂也为粗砂；垫层用砂选用级配连续粗砂。
试验结果见表5。
表4无纺布的物理性质参数无纺布单位面积质量/厚度/垂直渗透系数/等效孔径类型(g*m"2)mm(cm.s-”〜/m m400 g/m2无纺布432 4.220.448 0.049 2.4基于透水准则和梯度比准则的无纺布淤堵试验航道整治岸坡护岸工程中一般采用的反滤层 结构形式为：首先对陡坎岸坡进行削顶压脚，并 对岸坡土质进行一定程度的夯实，接着在夯实后 的岸坡坡面上均匀铺一层厚度10 c m的垫层砂，然后在砂层上铺一层规格为400 g/m2的无纺布，最后在无纺布上整体均匀压一层钢丝网石笼（图1)。
?y〇u〇(j〇g〇g〇g〇(j〇g〇g〇g〇uc〇 〇〇〇〇Q O Q O Q O Q O Q O Q O Q O[ ?〇o〇o〇o〇o〇o〇o〇o〇o〇o〇o〇c C：：：：：：C：：：：：：C：：：：：：C：：：：：：C：：：：：：C：：：：：：C：卵石无纺布垫层砂图1航道整治护岸工程反滤层结构形式无纺布的淤堵发展是一个相对较长的过程，由于本课题研究周期相对较短，室内模拟淤堵试 验的周期也很短，因此对已经完工工程的现场取 样进行类似图1结构形式的室内淤堵试验。