基于蒙特卡罗算法的高温作业防护服优化设计

高温作业防护服应具备较好的热防护性和使用性.在降低研发成本的条件下,对高温作业防护服的厚度值进行了优化求解.首先将三维的热传导过程简化为一维问题,立足于傅里叶热传导定律、稳态热传导方程、传热学原理等,建立了一维稳态热传导模型,得到了厚度、时间与温度差之间的关系.利用有限差分法求解出温度分布情况,误差分析结果验证了模型的可靠性.在满足约束条件的情况下,对防护服第2层与第4层厚度的最优设计采用蒙特卡罗算法,可避免陷入局部最优解,降低了研发成本,缩短了研发周期.同时,还可为相关高温作业防护服设计及其衍生产业发展提供参考.     

高温作业专用服热传导模型建模与分析

基于傅里叶热传导定律构建恒定高温环境下防护服热传导模型,并采用有限差分法分析了不同时间温度分布特征;通过设置边界条件,引入遗传算法对单层织物材料厚度最优质进行求解;通过多目标回归方法实现多个织物层的最优厚度求解.研究结果可为高温作业专用服装设计提供参考.     

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。     

高温环境下热防护服的温度分布研究

针对高温环境下热防护服的温度分布及各层厚度优化问题,利用热传导规律及逐步优化方法,建立了多层介质中的一维热传递模型和优化搜索模型。首先,根据防护服不同层前后分界面的温度连续性和热传递速率相等的特点,结合一维热传导方程,建立了各层介质中热传递的偏微分方程以及相应的初始条件和边界条件。为了确定所建模型的参数,该文建立了逐步优化模型,采用变步长搜索算法进行搜索。然后应用基于C-N格式的有限差分法对定解问题模型进行数值求解,得到从衣服外层一点到人体皮肤的温度分布。为确定满足温度条件的各防护层的厚度,该文建立了基于防护层厚度的优化模型,并应用变步长搜索算法进行求解,得到最优厚度值。最后对模型进行灵敏度分析,验证了模型的稳定性及可行性。     

基于改进傅里叶变换对热防服的优化设计

针对高温热防护服,以傅里叶律公式为基础进行变换,以假人皮肤外侧温度数据为基础构造BP神经网络模型,同时构造具有第三类边界的一维热传导模型和非线性规划模型,并利用遗传算法和模拟退火算法进行求解。综合运用EXCEL、MATLAB等软件,对热防服中的温度分布进行描述和假人皮肤外侧温度进行预测,并解决热防服设计中的最优厚度问题。     

蒙特卡洛算法在热防护服传热模型建立中的应用

为了准确建立科学的热防护服传热模型,缩短热防护服研发周期,降低研发成本,结合热传导原理、傅里叶定律建立了初步的温度分布模型,并引入含控制参数的阻滞因子对模型进行修正,再利用蒙特卡洛算法求出修正温度分布模型中的相关参数,最终得到拟合效果优良的热防护服传热模型.     

基于Pdepe算法的高温作业防护服装厚度设计

针对高温作业专用服装的温度分布以及最优厚度的设计问题,运用MATLAB中的Pdepe算法、遗传算法、迭代算法和智能算法,分别建立了空气层和单层固态热传导模型、空气层和三层织物层混合模型、基于遗传算法、多次迭代和智能算法的厚度求解模型,运用MATLAB软件进行编程求解,得到了皮肤表层温度分布关系图和防护服装的最优厚度等结论,给出了防护服的最低成本的设计方案.     

基于热传导定律的高温作业服装设计研究

针对高温作业专用服装设计的问题,借助热传导偏微分方程对假人皮肤外侧随时间变化的温度进行求解,然后运用遗传算法和粒子群算法相结合对服装材料层最优厚度进行寻优.综合运用了Matlab、STATA及LINGO等软件编程求解,得出了在给定环境下热防护服不同层次的温度分布表以及在不同的限制条件下达到目标防护效果的最优厚度.     

基于非线性优化的高温隔热服参数的研究

根据一维热传导方程,把保持37℃恒温的模拟假人放入75℃的高温下,对隔热服厚度参数与假人体表温度进行分析,建立了简单实用的非线性的优化模型,并在其它温度条件下,当满足劳动者体表温度介于44℃到47℃的时长不超过5min的约束条件时,对数据采用Richardson差分形式分析,借助MATLAB对实测数据进行仿真,在百分之一的精度要求下,得出了不同工作时长下防护服厚度的最优取法,对不同温度要求下防热服的设计具有一定的参考价值。     

分数阶偏微分方程求解与优化模型对高温防护服设计的计量分析

针对研究多层高温作业专用服热量传递问题与实际限定工作条件下高温防护服装厚度设计问题,基于热传导分数阶偏微分方程求解,结合函数插值拟合,非线性优化,粒子集群法和遗传算法等多种数学和计量算法,分别构建分数阶偏微分方程,非线性优化和反问题等数学模型,并结合Matlab、Lingo等计量软件编程计算和实际拟合结果,最终在基于分数阶偏微分方程和非线性优化算法使用下,得到在多层热传递温度分布规律,单层材料层温度的时间分布以及实际限定工作条件下高温防护服最优厚度设计等主要结论。可以为模型推广应用到实际作业服装设计和相关衍生领域研究提供了理论支持和基础。     

基于热传导方程对高温防护服装的优化设计

针对高温防护服装的优化设计,首先,将体温恒为37℃的假人放入75℃环境中,基于一维热传导和有限差分方法,构建温度分布仿真模型,分析隔热服每层材料的温度分布.其次,当环境温度发生变化,为控制假人皮肤温度介于44℃至47℃的时间不超过5 min,基于牛顿冷却定律和遗传算法,建立非线性优化模型,综合运用MATLAB,COMSOL等软件,得到外界温度为65℃时的第Ⅱ层最优厚度区间以及外界温度为80℃时的Ⅱ,Ⅳ层最优厚度区间,为设计不同工作环境的隔热服提供了参考性建议.     

基于元胞自动机的高温防护服厚度优化设计

高温防护服作为一种能保护人体免受高温伤害的防护装备,其设计方案是热学研究中的重点与热点.本文结合传热学理论建立了基于元胞自动机的仿真优化模型.使用循环遍历法求解得到高温防护服厚度参数的数值解.实验结果表明第Ⅱ层的最优厚度为10.3 mm,灵敏度分析结果显示第Ⅱ层厚度在最优厚度的基础上变化0.2 mm,人体皮肤表面温度变化幅度小于1℃,稳定性较好.     

城市交通的热传导分布模型研究

运用热传导理论来建立城市交通分布模型,并通过平面热传导方程来对建立城市交通分布模型的可行性进行了研究,给出了热传导分布模型及初始条件和求解方法.     

高温作业专用服装设计的数学模型研究

在不同的环境温度条件下,利用热传导模型、约束模型等数学模型,研究高温作业专用服传热到假人皮肤的过程中,服装温度的3维立体分布及最优厚度等相关问题.研究的结果对高温作业领域防护的生产实践有一定的理论指导意义.     

应用混合优化算法求解一类热传导反问题

热传导反问题具有非线性,不适定性等特点,研究方法很多,但通常方法很难较好地接近全局最优.在遗传算法的基础上,研究了基于遗传算法+梯度法的混合优化算法求解一类热传导反问题.具体介绍依据目标函数如何利用上述的算法寻找最优参数组合.进行了大量仿真实验,结果显示在解决热传导反问题优化问题中,混合优化算法性能优越,具有良好的收敛性和快速性.     

中国工业劳动防护服设计科学体系的探索

劳动防护服的设计、生产、营销及管理过程是一个产业链，在经济尚未发达的中国，劳动防护服的设计尚存在一些问题，面对加入WTO带来的机遇和挑战，对相关问题的研究显得更加重要。本文以普通工业企业为主要研究对象，对劳动防护服设计的科学体系进行研究，并提出防护服设计科学的边缘性，设计系统的模式探讨，劳动防护服功利性的三个子系统。最后，在实验研究的基础上，提出工业劳动防护服设计的八大原则。     

沥青路面现场热再生微波加热深度模型的研究

为对沥青路面现场热再生微波加热深度进行研究,本文建立了微波辐射方向沥青混凝土的非稳态热传导模型,并对其求解;对不同频率下和不同介电属性的微波加热深度进行了分析;分别在常物性和介电属性温变的情况下,对不同频率微波加热沥青混凝土的热传导模型进行了数值模拟。     

基于POD模型降阶法的非线性瞬态热传导分析

本文结合特征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition, POD)模型降阶法和有限元法,提出一种求解物性参数随温度变化的非线性瞬态热传导问题的快速算法.该方法利用简单线性问题的POD基底,快速计算复杂非线性问题,具有很高的工程应用价值.首先,对结构的线性瞬态热传导问题进行分析,在实验数据或数值方法计算结果的基础上,选取一些时刻结构的温度场构成瞬像矩阵,并对瞬像矩阵进行特征正交分解获得一组最优POD基底;其次,利用线性问题的POD基底对非线性瞬态热传导问题的有限元离散格式进行降阶分析,得到非线性瞬态热传导问题降阶模型的低阶常微分方程组;最后,通过求解降阶模型的常微分方程组获得结构各个时刻温度场的分布情况.文中通过几个数值算例验证了本文方法的有效性,计算结果表明本文方法具有良好的计算精度,并且计算效率能提高1–2个数量级.     

相变防护服的数值研究

利用简化传热模型，以皮肤表面温度为参考，研究了相变防护服在0℃海水及火场两种极端条件下的防护性能与相变材料的潜热、熔点及厚度的关系．研究发现相变防护服在极端温度条件下具有良好的防护性能，可大大延长相关人员的作业时间；所选相变材料的熔点和潜热对相变防护服的性能有重要影响，潜热大且熔点高的相变材料的防护性能好；在重量允许的范围内相变防护服的性能随厚度的增加有明显提高．     

一维热传导型半导体器件的有限体积元逼近及分析

采用有限体积元方法来解决一维热传导型半导体器件数值模型,将分段线性函数和分段常数函数分别作为有限体积元方法的试探函数和检验函数,构造了半导体器件模型的全离散有限体积元逼近格式和计算程序．并进行理论分析,得到了最优阶H^1-模误差估计．