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.     

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.     

变厚度矩形板自由振动的广义微分求积法分析

基于广义微分求积法,对变厚度矩形板横向自由振动的控制微分方程及其不同边界条件进行离散,研究其自由振动的频率特性.数值计算得到不同长宽比,不同厚度变化参数和简支或固定边界条件下变厚度矩形板的无量纲振动基频率,并与其它求解方法的数值进行比较.结果表明,运用广义微分求积法对变厚度矩形板的频率求解结果与其它方法的求解结果相差很...     

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.     

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.     

运用极大熵准则求解面临不确定型决策的报童问题

本文运用极大熵准则求解了面临不确定型决策的报童问题。利用变分法对极大熵准则进行求解,从而将不确定型决策问题转化为风险型决策问题。在风险中性假设下,构建了报童问题的期望利润最大化模型,并得出其最优订购量。最后,通过算例分析说明在不同先验信息下报童问题的不同最优决策。     

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。     

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。     

基于可靠性的随机交通网络约束最优路径问题

为了仿真交通网络中资源约束条件下的路径选择行为,建立了随机交通网络约束最优路径问题数学模型并进行求解.采用期望-方差为路径目标函数,将约束最优路径问题建模为混合非线性整数约束优化问题,构造基于线性规划的分支定界算法以求解该问题.针对Sioux Falls网络展开数值试验,将无资源约束和不同资源约束条件下的交通网络最优路径计算结果进行比较分析.试验结果表明:无资源约束和有资源约束条件下交通网络中相同起迄点之间的最优值和最优路径是不同的;在不同资源上限的约束条件下,相同起迄点之间的最优值和最优路径也是不同的,约束上限值与最优值成反比例关系.交通网络中资源约束条件对最优路径的选择具有重大影响.     

金属薄膜在短脉冲激光加热下的温度响应

利用非经典的双相延迟DPL(Dual曲ase lag)热传导方程,采用稳定的有限差分方法求解了金属薄膜在超短脉冲激光辐射作用下的温度响应.探讨了薄膜内温度响应随温度延迟相与热流延迟相的不同而产生的变化趋势,讨论了在微时间和微空间尺度条件下金属薄膜随不同的激光加热以及薄膜厚度而引起的热响应特征.     

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.     

含粘弹性层纤维增强层合板的热屈曲及阻尼特性分析

对含粘弹性层纤维增强层合板的热屈曲及阻尼特性进行了分析研究。采用经典冯·卡门平板理论和哈密顿原理推导得出结构运动学方程,进而得出临界热屈曲温度的求解公式,通过求解本征值问题,得到结构固有频率和阻尼比。在恒温下分析了粘弹性层厚度和铺设方式对结构阻尼比的影响。在不同温度场下研究了粘弹性层厚度和铺设方式对结构热屈曲行为的影响。着重分析了非均匀温度分布对结构热屈曲和阻尼比的影响。数值结果分析表明,不论均匀温度场还是非均匀温度场,弹性层总厚度一定的情况下,层合板临界热屈曲温度随粘弹性层厚度增大而增大,且基本呈现正比例关系。恒温时,层合板阻尼比随粘弹性层厚度增大而增大。临界热屈曲温度、固有频率、阻尼比除了受纤维铺层影响较大外,同时受层合板上温度分布的影响较大。     

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.     

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。     

电晕极化偶氮化合物薄膜倍频弛豫特性研究

把主体材料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和客体偶氮化合物,用溶胶-凝胶法制成溶胶,旋涂成膜,测量了其紫外-可见吸收光谱和厚度.用电晕极化的方法对薄膜进行极化,然后实时监测了不同温度和不同厚度下薄膜的二次谐波产生(SHG)强度随时间退极化的特性.利用双指数函数拟合其驰豫曲线,结果表明,对于厚度相同的偶氮薄膜,随温度的升高其平均驰豫时间变短;而相同温度下不同厚度的薄膜,平均弛豫时间随厚度增加而增加.     

长沙地区居住建筑外墙保温层最佳厚度的研究

考虑太阳辐射对墙体传热的影响,运用P1-P2经济性模型对寿命周期内保温层最佳厚度进行了研究,并对长沙市居住建筑8个朝向和3种外表面颜色的典型外墙的保温层最佳厚度进行了计算.分析了现值因数、基层热阻和气候因素对选定的5种保温材料最佳厚度的影响,提出了根据保温材料的性价指标确定最优保温材料的方法.结果表明,膨胀聚苯乙烯由于寿命周期内的总投资现值最低,收益净现值最大,为5种保温材料中的最优材料.考虑到外墙朝向的影响,不同朝向的外墙,其保温材料宜采用不同厚度;外表面为深色的东北向外墙采用最佳厚度保温层带来的寿命周期收益最大,浅色的南墙最小.