高温作业的热传导与有限差分求解

在一维假设下,将高温作业问题(以专业服装设计问题为例)转化为数学问题,给出了热传导方程和有限差分求解,将温度在时间和空间上离散化,利用MATLAB编程得到了稳态时温度的数值解和不同时刻的空间温度分布情况.在环境温度、工作时间等约束条件下,得到了高温作业专用服装第二层的最优厚度.此结果可为高温作业服装设计降低研发成本,缩短研发周期提供参考.     

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.     

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。     

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.     

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。     

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。     

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.     

基于热传递数学模型的高温作业服织物厚度设计

针对高温作业服的第Ⅱ层防水层和第Ⅳ层空气层的厚度选取问题,建立三层织物-空气层-假人皮肤层的热传递模型,采用有限差分法求解模型的偏微分方程并利用MATLAB数学软件进行计算,得到三维温度分布图;在假设的约束条件下确定了第Ⅱ层防水层和第Ⅳ层空气层的最优厚度分别为19. 06和5. 78 mm。     

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.     

基于热传导方程模型对高温防护服装的设计研究

消防员在进行近火作业时所装备的防护服装通常由三层织物材料构成。文章基于热传导方程的模型,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模型进行研究。通过研究温度分布,运用偏微分方程、遗传算法计算得出隔热层的最优厚度,并且考虑各方面因素,对防护服的设计提供一个最优方案。     

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.     

沥青混合料铺筑温度场的有限差分仿真模型

为确定热态沥青混合料在特定条件下的铺筑温度场,建立了铺筑温度场的一维非稳态仿真模型。仿真模型采用有限差分隐式格式,取静态定值气温、风速、太阳辐射、表面洒水量、下承层初始温度场以及下承层材料热物性参数,每隔一时间步长而变化一次的表面传热系数、有效辐射、铺层材料导热系数和比热容,随前三次碾压每次非连续变化一次的铺层材料密度。从而将求解一维非稳态铺筑温度场转化为用数学工具求解沿铺层厚度方向任意位置处每隔一定时间间隔的温度值。结果表明:经仿真模型验证,确定了仿真模型的准确度和可信度。     

有机电致发光器件的热传导特性研究

采用简化热阻模型和一维稳态有内热源的热传导方程,对有机电致发光(OLED)器件的热传导特性进行了研究.为了改善OLED器件的性能,设计并实现了一种新型结构的OLED器件.在给定OLED器件的结构、输入功率、对流换热和热物性参数等因素情况下,推导得出OLED器件运行时温度升高与输入功率,基片及各功能层薄膜的热导系数、厚度、面积等之间的关系式,建立了OLED器件内部的温度分布关系.研究结果表明,器件内的有机层和基底的传热性能是影响器件温度分布的重要因素,在功率密度为1.167×104W/m2、外界温度为300 K时,OLED器件在发光层AlQ3中可获得最高温度,其温度值比环境温度高29 K.在研发OLED器件过程中,要提高OLED器件的热稳定性,改善焦耳热效应对OLED器件性能的影响,则需要选用热物性较好的OLED有机材料,使有机层与导热性能良好的电极保持良好接触.通过实验研究,验证了理论分析的正确性.在相同的输入功率情况下,对自制备的若干Al阴极厚度不同的OLED器件进行了比较分析,验证了理论模型的有效性.研究结果对于OLED研发具有重要的价值.     

玻壳模具传热过程的建模与仿真

玻壳模具冷却系统的设计直接影响到生产效率和最终成型制品的质量,采用仿真工具辅助模具设计,有利于较好地确定冷却系统结构和工艺条件,提高设计质量.鉴于常规的温度场模拟方法用于玻壳模具计算时会遇到许多困难,文中提出了周期平均稳态温度场的概念,其中模具内部的传热被考虑为周期性稳态三维热传导,玻璃熔体内部的传热当作瞬态一维热传导,模具表面与冷却介质的传热处理为稳态的对流换热.模具区域与制品区域分别采用三维边界元法和一维有限差分法求解,两者通过型腔表面的温度和热流量匹配来耦合.最后,通过与实验测试数据的对比分析验证了所提出模型的正确性.     

聚碳酸酯板材一维非稳态传热实验和模拟计算

对聚碳酸酯(PC)板材热成形的具体边界条件进行分析和简化,得出传热过程模型,此热传导过程为一个一维非稳态传热过程.利用小型实验烘箱实验得出不同厚度的PC板材,不同加热方式的热透时间.同时,通过运用Abaqus有限元模拟软件对不同厚度PC板,不同加热方式的传热过程进行模拟计算,实验结果与模拟结果进行对比,能够很好的吻合.     

漳州盆地深部岩层温度数值模拟及热储量估算

分别采用一维和二维热传导数学模型,对漳州盆地典型区域深部温度进行了数值模拟,并进行了热储量的初步估算。首先由实测样品数据得到地表生热率和热导率等参数,再由所得地表生热率计算深部生热率,依据地球物理勘探解释结果,给出地层结构和厚度等参数。然后分别利用一维分层热传导模型和二维稳态热传导模型进行数值模拟,得到不同条件下5 000 m以浅不同深度的温度值。最后基于数值模拟参数,给出了研究区分层热储量的计算结果。     

非稳态热传导中分形几何对称模型的数值分析--以第三类边界条件为基础

讨论了分形几何对称模型在非稳态热传导中的应用，用配点残差法求解非稳态热传导中的分形几何对称模型，在与解析解比较后，证明此数值方法计算结果可靠。