A201823001120_林海涛_夏瑞_卢春海1
【热防护服设计原理】 热防护服是一种专为在高温环境下工作的人员设计的服装,旨在保护穿着者免受高温导致的内部和皮肤表面损伤。这种防护服通常由多层材料构成,每层材料都有特定的功能,如阻燃、隔热、拒液等。本文主要探讨的是基于多层织物的热传递模型,以优化热防护服的设计,提高其隔热性能。 【热传导方程的建立与求解】 文章首先通过模型的对称性,将复杂的热防护服问题简化为一维热传导问题,建立各层材料的热传导方程。对于空气层,不仅考虑了热传导,还考虑了热辐射的影响。通过环境温度和初始温度确定边界条件,采用古典隐式差分格式离散化微分方程,转化为可求解的差分方程,计算出各层织物在不同时间和空间位置的温度分布。 【织物厚度对皮肤温度的影响】 论文分析了织物厚度对皮肤表面温度的影响。通过模拟测试假人,研究第二层织物(II层)和第四层空气层(IV层)的厚度变化如何影响皮肤层(V层)的温度。通过人工蜂群算法(ABC)进行数值优化,确定了在60分钟高温作业中防止烧伤的II层织物最优厚度为4.683mm。 【多层织物厚度的联合优化】 进一步,论文考虑了服装厚度和质量两个因素,引入厚度权重系数α,优化了II层和IV层的厚度。在安全条件和30分钟高温工作时间的限制下,得到了II层和IV层的最优厚度分别为5.2534mm和6.4mm。 【模型总结与分析】 最后,文章总结了建立的微分方程模型和优化模型,并对其优缺点进行了简要分析。热防护服的设计不仅要考虑热传导性能,还要兼顾服装的耐用性、舒适性和功能性,这些都需要通过数学模型和优化算法进行精细化调整。 【关键词】:热防护服设计,热传导方程,微分方程数值解,数值最优化,人工蜂群算法 本文深入研究了热防护服的隔热性能,通过数值方法优化了织物层的厚度,为实际生产中的高温作业防护服设计提供了理论依据。同时,这种方法可以扩展到其他类型的防护服装设计,对于提升高温作业环境中的安全性和工作效率具有重要意义。
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