基于热传导方程对高温防护服装的优化设计
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  • 英文篇名:Optimization Design of High Temperature Work Clothing Based on Heat Conduction Model
  • 作者:史昭君 ; 朱家明 ; 杨伟丹 ; 王祥 ; 黄欢欢
  • 英文作者:SHI Zhaojun;ZHU Jiaming;YANG Weidan;WANG Xiang;HUANG Huanhuan;School of statistics and applied mathematics,Anhui University of Finance and Economics;School of electrical engineering and new energy,China Three Gorges University;
  • 关键词:高温防护服装 ; 一维热传导模型 ; 牛顿冷却定律 ; 仿真 ; 非线性优化 ; 遗传算法
  • 英文关键词:high temperature work clothing;;Newton's law of cooling;;one-dimensional heat conduction model;;simulation;;nonlinear optimization;;genetic algorithm
  • 中文刊名:QFSF
  • 英文刊名:Journal of Qufu Normal University(Natural Science)
  • 机构:安徽财经大学统计与应用数学学院;三峡大学电气与新能源学院;
  • 出版日期:2019-07-15
  • 出版单位:曲阜师范大学学报(自然科学版)
  • 年:2019
  • 期:v.45;No.173
  • 语种:中文;
  • 页:QFSF201903017
  • 页数:6
  • CN:03
  • ISSN:37-1154/N
  • 分类号:92-97
摘要
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.
        To optimize the design of high temperature protective clothing, firstly, the dummy, whose body temperature is 37 ℃, is placed in a 75 ℃ environment. Based on one-dimensional heat conduction and finite difference method, the simulation model of temperature distribution is constructed, which can analyze the temperature distribution of each layer. Secondly, when the ambient temperature changes, in order to control the temperature of the dummy skin between 44 and 47 degrees centigrade for less than 5 minutes, based on Newton's cooling law and genetic algorithm, a non-linear optimization model is established. By using MATLAB, COMSOL and other software, the optimum thickness range of the second layer at 65 degrees centigrade and the optimum thickness range of the second and fourth layers at 80 degrees centigrade are obtained, which provides reference suggestions for the design of thermal insulation clothes in different working environments.
引文
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