基于暖体假人实验的防刺服热阻和湿阻研究

为有效提高防护服装舒适性、降低人员体力消耗、加快人体防护装备研制与开发,开展了利用出汗暖体假人测量防刺服在不同环境下的热阻与湿阻特性的研究.根据国际标准,假人只适用于常温环境下服装的热阻和湿阻测量.对原有热阻模型进行修正,结合热电偶测量方法以及暖体假人测量技术,实现高温下防刺服热阻和湿阻测量.在温、湿度可控制的气候室内,设置不同环境工况,获得两套防刺服的热阻和湿阻特性,比较了不同防刺基板材料对防刺服热阻和湿阻的影响,以及防刺服不同部位热阻和湿阻的差异.实验结果表明,防刺服热阻随着温度升高而降低;而湿阻随着环境温度升高而增大,随着湿度增加而减少.      

应用暖体假人测试服装热阻

服装热工性能的实验研究在国外开展得较早也较深入，研究手段也是多种多样．近年来暖体假人已开始用于成套服装的热工性能研究．文中探讨了在国内应用暖体假人的途径和方法，分析了暖体假人用于服装热阻测试的原理和相关条件，指出用暖体假人测试服装热阻是一种可靠而简便的方法．     

新型出汗假人"Walter"与"一步法"测量原理

新型假人“Walte”是一个用水和特种织物设计制造的出汗暖体假人系统，其内部采用水循环系统模拟人体的血液循环系统来实现人体的发热和温度分布特性，采用微孔膜复合织物模拟皮肤来实现人体皮肤的出汗特征。因其具有独特的结构和工作原理，实现了无任何假设条件的“一步法”测量方式来测量服装的两大热舒适性指标：热阻和湿阻。实验证明该系统设计是成功的，工作是可靠的。     

低热辐射强度下防护服热防护性能的实验研究

小尺度实验是测量服装热阻常用的方法之一。为了测量高温下服装热阻,该文在锥形量热仪的基础上,设计了一套用于研究多层织物热传递机理的小尺度实验测试装置,建立了高温热辐射下使用热平板测量热阻的计算公式。基于该实验装置,在1~10kW/m2的低热辐射强度下测量了多层防护服织物的内部温度变化以及穿透防护服之后的热流密度。结果表明:随着热辐射强度的增加,尤其是在热辐射密度超过5kW/m2时,总热阻减小,外层、防水层和隔热层的热阻减少,而舒适层的热阻先增大后减小;低辐射强度下(不超过10kW/m2),织物对热辐射吸收率的变化对高温低辐射条件下热阻的测量影响可以忽略不计。     

高温环境中发汗暖体假人的热生理数值模型

在工业生产、安全防护等领域当中,研究在高温环境中人员与环境间的相互影响具有重要的意义。使用可以模拟人体发热、发汗的暖体假人,可开展人体与环境之间热湿交换模拟研究,以及开展高温环境服装防护性能测试。该文建立了一个基于20分区发汗暖体假人设备的多分区多层传热数值模型,通过实验等方式确定各分区的各项热物理参数,建立热平衡方程组,实现对假人在给定环境中的温度变化以及与服装相互作用的过程。将模型计算结果与实验测试数据对比验证其有效性,在常温和高温范围内的一致性良好。此数值模型可以作为开展高温环境中假人实验的前期计算工具,实现对温度变化和服装性能的快速预测。     

基于图像处理技术的热防护服参数设定算法

对高温环境下经过热防护服传热到假人皮肤的整个热传导问题进行分析,建立热防护服各层厚度测量方法的数学模型。假定在皮肤外侧温度与时间关系的数据已知情况下,运用MATLAB软件,对皮肤温度与时间关系数据进行拟合,得到的拟合方程,绘制出整个传热模型过程的温度分布图;基于傅里叶定律和由能量守恒定律求得热平衡方程,计算出人体防热材料各层的最优厚度。该模型可作为高温坏境下测量热防护服各层厚度、预测人体热生理参数、评估舒适度和热传导实验的依据。     

舱外航天服试验用暖体假人的研制与性能分析

研制了一种新型易拆装结构且具有多种测量模式的暖体假人,实现了针对舱外航天服特殊穿着条件下的试验测量.介绍了该暖体假人的设计原则、结构特点和拓展功能.试验表明,在不同测量模式和环境设定下,该暖体假人都具有良好的动态响应特性和测量精度.     

暖体假人内部热损失率的试验研究

通过对暖体假人热平衡原理的阐述及散热影响因素的分析,提出产热率可作为评价暖体假人性能的一个综合指标,而由假人内部与表层温度差产生的内部热损失率是假人总体散热率中不可忽略的一部分。通过对一定条件下人体和假人散热率的计算、比较,得出内部热损失率与温度的关系式和暖体假人产热率的计算补偿方程。     

变压器绝缘纸热阻特性的理论分析与实验研究

利用双热流计法设计实验,在同一温度下对不同厚度绝缘纸的热阻进行测量,得到关于单位面积热阻与厚度的关系,通过对实验数据的分析实现接触热阻和体热阻的分离,以求得该温度下绝缘纸的导热系数和接触热阻。由AFM表面微观形貌图对每个热流通道的接触分热阻建立锥截体模型,并选用Hertz弹性模型描述接触表面的弹性形变,再利用高斯分布求得表面凸起的接触概率,即可求得表面接触热阻的大小,实验结果表明,绝缘纸的平均导热系数为0. 069 8W/(m·K),绝缘纸与紫铜间面积接触热阻为0. 002 67m~2K/W,接触热阻的数值计算值为0. 002 45 m~2K/W。绝缘纸与紫铜间面积接触热阻的实验值与数值分析结果的相对偏差为8. 98%。     

用透湿杯法测量织物的湿阻

介绍一种使用透湿杯测量织物湿阻的新方法,该方法在控制一定的水温和环境条件下,设置透湿杯中离被测织物下表面不同的水位,依次测量织物的透湿率,并对这一组数据进行回归,可以计算得到当水位与织物下表面的距离为零时的透湿率,再根据湿阻计算式计算得到织物的湿阻.避免了过去测量织物湿阻只能依赖出汗平板仪的状况,同时也解决了使用出汗平板仪法测的湿阻与使用透湿杯法测的透湿率这两类透湿指标之间没有内在关联的问题.该方法具有成本低、设备简单,在研究织物透湿性能方面具有广泛的应用价值.     

人工气候室内呼出气溶胶颗粒物分布的实验研究

实验研究了全尺寸人工气候室内,置换通风条件下,人体呼出气溶胶颗粒物在室内竖直、水平方向的分布以及人员暴露情况.采用一套气溶胶发生系统产生近似人体呼出粒径范围的多分散颗粒物,采用高精度的气溶胶光谱仪测量室内颗粒物的分布,采用一个具有呼吸功能的暖体假人以及一个自行研制的暖体假人来模拟真实人体.结果发现,在距离发生源较近的位置,颗粒物在呼吸区高度有"自锁现象"发生;而在远离发生源的位置,颗粒物沿高度方向呈现下低上高的两区分布.人体对颗粒物的暴露量与人体距离发生源的位置有关,人体周围上升的热羽流有助于减小人体对颗粒物的暴露量.     

服装开口部位对着装热舒适性的影响

服装开口是促进衣下空间与外界环境之间热交换的重要途径.采用暖体假人和人体生理试验方法,在无风和有风两种条件下,对胸部、背部和腋下等不同部位开口及无开口状态下的服装热阻、平均皮肤温度、衣下湿度和主观舒适感等指标进行测量.研究结果显示,服装开口部位对服装总热阻有影响,腋下开口的服装热阻最低;服装开口部位对人体体温调节有显著影响,在胸部和腋下开口有助于增强衣下空气与外界环境之间气体交换,增加对流和蒸发散热,从而减缓皮肤温度和衣下湿度升高.试验结果同时表明,风速对服装热阻及人体各项生理指标的影响更为显著.总体而言,服装腋下部位开口对人体热湿生理调节起到促进作用,具有较好着装舒适感.     

基于暖体假人的热环境下人体安全评价

工业生产中的高温作业以及应急救援中的消防灭火等,对高温环境中的人体安全防护研究提出了需求。该文建立了将热生理反应理论计算与人体模拟实验相结合的高温环境人体安全评价方法。应用高温实验舱和红外热辐射板建立高温实验环境,应用理论模型实时计算出与热环境相对应的所需出汗率和体温的变化,应用NEWTON暖体假人模拟人体被动升温、显性出汗的交互过程。在热辐射温度为30~40℃的热环境中,研究人体体温、出汗率的变化,并从体温过高、出汗脱水两个角度判断人体所处的安全状态。结果表明,该方法能够模拟人体在高温环境下的热生理响应,并对人体安全情况作出评价。     

不同脱湿环境下高含水率膨胀土微观结构变化特性试验研究

膨胀土普遍发育有微孔隙与微裂隙形成特殊的微结构,在不同环境条件下脱湿,其内部微观结构会发生剧烈变化。采用扫描电镜法和压汞法相结合的方法,对相同初始状态重塑膨胀土样在不同环境下脱湿前后内部孔隙变化进行研究,探讨不同环境条件对膨胀土微观结构变化规律,主要得出以下结论:1膨胀土样脱湿干燥时孔隙收缩,土中的大孔隙变为小孔隙,导致小孔隙和超微孔隙增多,土样中的总孔隙体积减小;2烘箱环境下高温脱湿时土体表面和内部会出现微裂隙,不同孔隙孔径分布曲线为三峰曲线;冻干法干燥过程中不会导致土体中的孔隙收缩,基本不改变土样内部结构;风干法脱湿时不同孔隙孔径分布曲线为三峰曲线,但峰值明显低于高温脱湿;恒温恒湿条件下脱湿时主要表现为小孔隙,孔径大于1μm的孔隙体积极小;3膨胀土在不同脱湿环境下脱湿后总孔隙累积体积大致是随温度升高而增加,其中孔径小于1μm孔隙体积占总孔隙的比例随温度升高而减少,而孔径大于1μm孔隙占总孔隙的比例随温度升高而增加;4电镜实验表明重塑膨胀土的孔隙主要是黏土集聚体之间的孔隙和黏土集聚体内部片状矿物的叠聚而形成的微小孔隙,表面特征复杂,孔隙之间的连通情况不好,脱湿前结构单元体呈片状且连接紧密、片状表面平直,脱湿后颗粒边缘更加清晰可见、片状呈卷曲状,且片状连接有脱离的迹象。     

电池电动势和内阻的非等精度测量

以非等精度法用电势差计测量电池的电动势和内阻，通过这一尝试，说明非等精度测量是一种误差小、准确度高、能使学生实验操作能力得到充分训练的好方法。     

氮化铁薄膜的制备及其磁电阻效应

用磁控反应溅射法制备了铁和氮化铁薄膜，分别测出其X射线衍射谱（XRD），分析表明存在氮化铁薄膜。在室温下测量了制备态和退火样品的磁电阻，分析比较表明退火后的磁电阻效应得到增强。     

采用叠片法的黄铜低温接触热阻测量

以往低温接触热阻测量研究主要集中于液氮温区及以上，77 K以下温区的固体接触热阻数据鲜有报道.基于RDK-408D2型二级G-M低温制冷机，采用叠片法测量不同粗糙度和螺栓转矩下黄铜样品在10～30 K温区的接触热阻，并讨论不同因素对接触热阻的影响程度.结果表明：该温区黄铜接触面接触热阻值在6.89×10^-4～1.86×10^-2 m²·W/K之间，接触面粗糙度越小、温度越高、螺栓转矩越大，接触热阻就越小，结论与常规定性认识相符.该低温实验数据能够为相关低温应用设计中的连接热阻计算提供一定支持.     

热适环境研究的计算机模拟与分析

为了定量地分析研究人体在着装条件下与周围环境的热湿交换,作者利用经过改进的湿热平板以及暖体假人等设备,对各种面料与服装进行了测试,其结果与传热传质教学模型的计算机求解进行了对比,发现对于一般室内服装,完全可以以数学计算代替繁复的测试而得到足够的精度。计算值可直接输入到热适指标PMV、PPD方程中,从而求得在各种设定条件下,空调环境的最佳设定参数,并且可与能耗分析程序联接,进行空调运行与能耗分析,实现最佳舒适与节能效果。本研究为在热适性环境研究中应用计算机求解与分析提供了实验与理论依据。     

金属丝网编织Kagome自然对流实验研究

为了研究金属丝网编织Kagome(WBK)热沉自然对流换热性能及其影响因素,对WBK热沉进行了大空间稳态自然对流实验研究。鉴于WBK热沉结构上强烈的各向异性,在不同面烧结铝基板进行总传热热阻测量。设计搭建了具有0°~90°任意旋转功能的实验台,对不同倾角下的自然对流换热热阻进行了测量。作为参照,选取与WBK热沉相同尺寸的光板进行了稳态自然对流热阻测量。研究结果表明:与光表面相比,WBK芯体具有更高的比表面积,可以有效地降低自然对流换热热阻,为光表面的42%左右。WBK芯体3个方向的对流换热热阻不同,显示出强烈的各向异性,具有适中堵塞率(迎风面积)的o-b方向具有最小的热阻。在0°~90°倾角内,WBK芯体在3个方向均存在一个最佳倾角,约为50°,相应的换热热阻最小。     

高温下氦—氩原子间的排斥势函数与氦—氩气体的维里状态方程

本文用推广了的Heitler-London方法计算了高温下氦-氩原子间的排斥势函数以及高温下氦-氩气体的维里状态方程。得到了比前人更好的结果。本方法也可以用来计算高温下其他闭合壳层原子间的排斥势函数及高温下的维里状态方程。