基于热传导差分方程的热防护服最优设计模型

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中文摘要：本文研究已知设计方案时防护服的温度分布,求不同温度防护要求下的防护服最优设计方案.针对问题一,研究已知设计方案时,在75℃环境中工作90分钟的防护服温度分布情况.首先,将问题等价为一维热传导问题,根据傅里叶热力学定律导出热传导差分方程,即各网格处温度随时间变化的递推方程组.为处理假人皮肤表面与其体内的温度变化,假设有一个网格厚度的表皮层,即差分方程的边界过渡层.再研究热传导过程的稳态条件,得到表皮层的等效热传导率kn+1=8.653×10-4.取初始条件下环境温度75℃,防护服温度37℃,人体温度37℃,由温度分布的递推方程,沿时间推演,得到温度分布.针对问题二,求解环境温度65℃,已知防护服的部分设计方案,仅调节第Ⅱ层材料厚度,以满足温度防护要求的优化设计问题.以第Ⅱ层材料厚度最小为目标函数;以60分钟时假人皮肤外侧的温度不超过47℃、55分钟时假人皮肤外侧温度不超过44℃为约束条件,建立优化模型.

作者：

周利斌、刘茹、史家辉

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作者单位：

070021 陕西科技大学陕西西安

关键词：

热防护服设计一维热传导模型差分方程热平衡分析二分法搜索

基金：

陕西科技大学博士科研启动基金陕西省大学生创新训练项目

项目编号：

2017BJ-23201810065

出版年：

2019

数字化用户

ISSN：

年,卷(期)：2019.25(8)

参考文献量1