多层防护服温度求解和厚度优化

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摘要 摘要对于热防护服的数理研究,主要用数学模型描述三层织物材料防护系统的热力学规律,给出了在相应环境条件下假人皮肤外侧的温度变化函数,并通过该函数求解高温作业专用服装特定层材料的最优厚度。为防护服的设计提供理论参考。第一部分由实验数据,结合傅里叶定律和能量守恒定律建立热量传递方程,得到I层材料内侧温度变化函数。将I层内侧温度作为下一层材料的初始温度,迭代得出各层温度函数。IV层材料温度函数即为假人皮肤外侧温度变化函数。根据函数绘制出温度变化图像,将其与实验数据绘制的温度图进行对比,发现变化趋势一致,但是具体数值大小不匹配。考虑到假人内部恒温会对热量产生消耗,我们引入假人内部热损失率对原函数进行修正,得到了新的温度变化函数再次与实际图像进行对比,结果大致吻合。第二部分分析一维稳态导热,得到了各层达到平衡时的具体时间和温度,做出温度分布图表,建立双目标优化模型,在满足防护的基本要求下,以用料最小化,舒适程度最大化为优化目标,建立起双目标优化模型,进行求解,得出了II层最优厚度为11.4mm,IV层最优厚度为6.4mm。
出处 《新材料·新装饰》 2018年8期
出版日期 2018年08月18日(中国期刊网平台首次上网日期,不代表论文的发表时间)
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