三种工况下裸体状态数值假人的热传递模拟

为了探索一种能够取代暖体假人现场实验的有效途径,建立数值气候室,利用计算流体动力学(CFD)的数值模拟方法,在送风温度为20℃、速度为0.05m/s工况下,对数值假人体表自然对流边界空气层的温度、速度场分布及热传递属性参数进行模拟,然后在送风温度为20℃、速度分别为0.15和0.50m/s工况下,对室内混合对流的温度场和速度场以及热传递属性参数进行模拟.研究表明模拟结果具备很高的可靠性.     

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.     

基于遗传算法对高温作业专用服的优化设计

针对高温作业专用服的设计,通过有限差分法和偏微分方程理论构建了多层织物材料温度分布模型、单层厚度优化模型和基于遗传算法的优化模型,在保证工作人员安全性的前提下(不超过47℃,控制44℃时长)以此来确定防护层的最优厚度.研究表明:最后得出的计算结果具有稳定性,对拟合结果与实际数据差异性进行检验,两者的关联程度较高.     

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Modelica模型的供热系统动态热特性研究

针对集中供热管网系统级的快速建模和仿真要求,利用Modelica语言陈述式的建模方法对集中供热系统进行非因果建模,并基于Modelica模型对供热系统动态热特性进行分析。通过动态仿真平台MWorks,结合实际供暖运行数据对Modelica活塞流管道模型验证,结果显示实测值与模拟值平均相差约0.8℃,表明在热源温度频繁变动条件下模型能够满足供热系统动态仿真需求;并通过控制管道的管径、管长及单位管长热容量等不同变量,分析得出各变量对管道末端温度动态响应速度及响应时长的影响。     

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.     

CO2分压对N80钢腐蚀产物膜保护性能的影响

利用高温高压釜对N80钢进行了两种温度、不同CO2分压下的腐蚀实验.测量了腐蚀速率,观察了腐蚀产物膜的宏观形貌及去除腐蚀产物膜后金属基体的表面状态,用扫描电镜(SEM)观察了腐蚀产物膜的微观形貌并测量了膜的厚度,对在不同条件下成膜的N80钢进行了电化学极化曲线与交流阻抗谱(EIS)分析.结果表明:CO2分压升高,腐蚀产物膜保护性能提高,但由于介质的腐蚀性增强,腐蚀速率上升;膜局部缺陷是导致金属基体表面点蚀的主要诱因,CO2分压升高有利于减少65℃时膜表面的局部缺陷;在90℃下腐蚀产物膜的保护性能比65℃下对CO2分压的变化更为敏感.     

夏季空调送风参数对室内温度场影响的实验研究

依据ISO 7730标准,采用IMP数据采集系统,对西安地区采用变频多联中央空调系统的某办公楼中的同一间办公室进行室内温度场连续测试.分析研究了变频空调室内机在不同送风速度和室内设定温度下对室内温度场分布的影响,采用温度不均匀系数对不同情况下气流组织进行了评价.实验结果表明,室内设定温度26℃,高风速时工作区域内垂直温度差较大,为1.3℃左右;低风速时工作区域内垂直温度差相对较小,为0.4℃左右.不同的设定温度,室内工作区域的温度都要比设定温度低1～2℃.当室内设定温度分别为26℃和28℃时,室内工作区域的温度都在24～26℃左右,满足夏季人体舒适性要求.     

偏热环境暴露对分体空调控制行为影响

在有无风扇的情况下,通过改变暴露温度与暴露时长,研究了较高空气温度的偏热环境下不同热暴露经历对中国长沙某办公房间内人员分体空调控制行为的影响.结果表明,经历28℃和30℃的热暴露后,受试者无风扇使用时最终选择的室内温度分别为25.3～26.3℃与25.7～26.7℃,而使用风扇后最终选择的室内温度分别为26.7～27.4℃与26.9～27.3℃,相比无风扇时上升了0.5～1.7℃与0.6～1.3℃.受试者的变温需求(初始与最终)在无风扇使用时与暴露时长呈二次非线性关系,在有风扇使用时呈线性关系.各工况中,人员变温需求与室内温度呈三次非线性关系,与人员的总体热感觉存在线性相关性.暴露温度、暴露时长和有无风扇3个因素对控制行为的单独作用显著(p0.05),其中暴露温度的影响最大,暴露时长的影响最小.     

侧面碰撞试验中Euro SID-2假人与WorldSID假人伤害值的对比研究

对侧面碰撞试验中使用较为广泛的Euro SID-2假人与最新研发的World SID假人进行了对比。从静态和动态两个方面出发,其中静态对比主要对两种侧碰假人的外形尺寸和内部结构进行了比较;动态对比则是采用AEMDB的侧碰壁障,对分别装有Euro SID-2假人和World SID假人的同款车型进行了实车碰撞试验,并根据假人采集到的数据,对比分析了两种假人在伤害值和响应特性上的差别。     

相变墙体柔性用能预冷策略优化与敏感性分析

建筑柔性用能对削减空调负荷的峰谷差具有重要意义。相变墙体采用预冷策略可以有效降低高峰负荷，然而预冷可能会增加总能耗。因此，有必要对其柔性用能和能耗特征进行综合研究分析。以长沙的办公建筑为例，建立相变墙体的传热模型并采用实验数据进行对比验证，在此基础上，研究不同预冷策略下相变墙体夏季的柔性潜力，并对影响柔性的相变参数进行敏感性分析。结果表明：当预冷温度为23℃,预冷时长为4 h时，相变墙体能在总能耗降低2.6%的情况下使高峰期的总冷负荷降低85.4%。另外，相变材料的相变温度对柔性的影响最大，其次是位置、密度、相变潜热、厚度、相变范围，而导热系数和比热容对柔性的影响很小。该研究可为相变墙体的应用提供参考。     

正面碰撞中安全带预紧方式对驾驶员损伤影响研究

采用MADYMO软件建立了丰田Yaris正面碰撞下驾驶员侧约束系统仿真模型,并通过与实车试验数据进行对标分析验证了该模型的有效性;然后基于验证过的模型研究了正面碰撞中不同安全带预紧方式对驾驶员的损伤影响;同时,在配备预紧限力式安全带的基础上,分析了卷收器预紧、带扣预紧以及双级预紧安全带对假人的保护效果。仿真结果表明,预紧限力式安全带对假人的保护效果优于仅预紧式、仅限力式以及普通三点式安全带,而且在预紧量相同的情况下,卷收器预紧与带扣预紧对假人损伤影响无明显差异,但双预紧式安全带可有效降低假人头部和胸部损伤值。     

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。     

落叶松板材干燥过程的结合水扩散系数

采用3种扩散偏微分方程求解方法研究了落叶松干燥结合水扩散系数;分析不同干燥介质条件下,10 mm、20 mm厚落叶松板材的一维径向非稳态扩散试验数据.确定干燥动力学曲线;对不同求解方法的水分扩散系数进行比较分析,研究干燥介质温度、湿度、试件厚度、含水率阶段等因素对水分扩散系数的影响机制.结果表明:在特定的环境湿度条件下,扩散系数随温度升高而增大,在3种分析求解方法中,Crank方法的扩散系数与温度间具有的线性关系最为显著;在温度为80℃的干燥试验中,随平衡含水率(EMC)降低,3种方法的扩散系数均呈现出显著增大趋势;相同干燥介质条件下,厚度为20 mm试件的扩散系数均明显高于10 mm试件扩散系数,这种趋势随温度的升高而愈显突出;纤维饱和点以下,木材结合水扩散系数随含水率降低呈指数规律降低.     

温度对大理岩力学性质影响的细观研究

对不同温度下的大理岩进行单轴压缩试验,结果表明,经过高温后大理岩单轴抗压强度和弹性模量都大幅度降低,阈值温度在100℃左右.采用扫描电镜对各温度下大理岩断口进行扫描并对SEM图像进行了分析,对得到的不同温度下微裂隙的长度、方位角、间距等参数进行了统计分析,得到了细观结构几何参数在不同温度下的分布概型:长度在温度20~300℃时服从对数正态分布,450~600℃时服从Weibull分布;方位角在不同温度下服从正态分布;间距在温度20~300℃时服从对数正态分布,450~600℃时服从指数分布.     

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。     

铝化物涂层高温氧化寿命的预测

对铝化物涂层高温氧化寿命进行实验检测,是一项十分费时且耗能的工作。该文运用半经验公式预测铝化物涂层高温氧化寿命,既可由较高温度下的短期寿命推算涂层在较低温度下的长期寿命,也可由两种不同温度下的退化程度推算其它温度下任意给定时间的退化程度。以一种新型钴基合金DZ40M的Ti改性铝化物涂层(厚度约为20μm)为对象,利用1100℃和1050℃的有关实验数据,估算了该涂层在给定温度1000℃下的高温氧化寿命,估算值约为1904h。而相应的实测动力学曲线显示的对应值为2000h左右,从而证明了该估算方法的实用性。     

注视时长及扫视速度与管制负荷的关系研究

利用雷达管制模拟机设定了不同工作负荷水平下的管制任务,采用tobii X2-60眼动仪,对16名被试在不同工作负荷下的实时眼动数据进行采集。在分别分析了注视时长、扫视速度与工作负荷变化关系的基础上,建立了注视时长及扫视速度与工作负荷的回归模型,并对模型的准确性进行了验证。结果表明:随着工作负荷的增大,注视时长和扫视速度都会随之减小。回归模型的准确性在85%以上。