In this work, we present a simulation methodology for studying heat transfer in multi-component fibrous media. Our simulation method is designed for high-porosity insulation media with air as the interstitial fluid where conduction through the solid structure is minimal. We obtain the resistance of fibrous media to radiative heat via a simulation method that incorporates both the microscale (fiber-level) and macroscale (media-level) properties of the constituent materials. We then combine this information with that obtained analytically for the conduction heat transfer through the media. The method presented here allows one to obtain quantitative predictions for the performance of media made up of different combinations of fibers with different materials or dimensions. For validation purposes, we simulated the experiment of Houston and Korpela [28] which was conducted for glass fiber insulations, and observed good agreement between the measurements and our predictions. For further demonstration, insulation media made up of glass and mineral wools fibers with different mass fractions and fiber diameters are simulated in blend and layered configurations and compared with each other. It was found that layered and blended fibrous multi-component insulations exhibit similar performance. It was also found that the stacking sequence does not affect the thermal resistance of layered media for the range of parameters studied here, in agreement with previous studies

در این کار مطالعاتی، یک روش شبیه سازی برای مطالعه انتقال حرارت در میانه‌های الیاف دار چند مولفه‌ای ارائه می‌کنیم. روش شبیه سازی ما برای عایقی با تخلخل بالا طراحی شده که در آن هوا به عنوان سیال همزاد عمل می‌کند و رسانش حرارتی از طریق ساختار جامد، در پایین ترین حد قرار دارد. ما مقاومت میانه الیاف دار در برابر تابش حرارتی را از طریق یک روش شبیه سازی بدست آوردیم که خواص ریزمقیاس (سطح فیبر) و درشت مقیاس (سطح میانه) مواد تشکیل دهنده [میانه] را لحاظ می‌نمود. سپس این اطلاعات را با اطلاعاتی تلفیق نمودیم که به روش تحلیلی برای انتقال حرارت در میانه از طریق رسانش بدست آمده بودند. روش ارائه شده در اینجا، امکان پیش‌بینی کمّی عملکرد میانه‌های ساخته شده از ترکیبات مختلفی از الیافی با جنس‌ها یا ابعاد مختلف را فراهم می‌کند. به منظور اعتبار سنجی [روش ارائه شده]، آزمایش هوستون و کورپلا [28] را شبیه سازی کردیم که برای عایق‌های دارای الیاف شیشه‌ای انجام شده بود، و شاهد همخوانی خوبی بین اندازه‌گیری‌ها [ی آزمایشگاهی] و شبیه سازی‌های خودمان بودیم. برای شفاف سازی بیشتر، میانه عایقی ساخته شده از الیاف شیشه‌ای و پشم معدنی با کسرهای جرمی و اقطار مختلف الیاف، در آرایش‌های مخلوط و لایه بندی شده مورد شبیه سازی قرار گرفت و با هم مقایسه شد. دریافتیم که عایق‌های چند مولفه‌ای الیاف دار مخلوط و لایه بندی شده، عملکرد مشابهی نشان می‌دهند. همچنین مشخص شد که تسلسل چیدمان، برای بازه‌ای از پارامترها که در اینجا مورد مطالعه قرار گرفتند، اثری روی مقاومت حرارتی میانه لایه بندی شده ندارد و این با مطالعات پیشین سازگار است.

عایق بندی حرارتی، فرایند انسداد انتقال انرژی حرارتی بین اشیائی با دماهای مختلف است. انتقال حرارت به دلیل رسانش، همرفت و تابش و یا تلفیقی از این سه سازوکار صورت می‌پذیرد. رسانش را می‌توان با حذف تماس فیزیکی بین اشیاء، کاهش داد. همرفت را می‌توان با استفاده از تضعیف حرکت سیال (مثلاً از طریق اصطکاک)، و همینطور تابش را از طریق کمینه سازی ضریب دید بین سطوح، به کمترین حد ممکن رسانید. عایق‌های الیاف دار می‌توانند انتقال حرارت از طریق رسانش و تابش بین سطوح را کاهش دهند. مهم‌تر آنکه این عایق‌ها می‌توانند به لطف اصطکاک قابل ملاحظه‌ای که توسط الیاف تشکیل دهنده آن‌ها در برابر همرفت طبیعی بوجود می‌آید، انتقال حرارت از طریق همرفت را در بیشتر کاربردها، بکلی ریشه کن کنند [1]....