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。     

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.     

结构设计对防护服装舒适性的影响

服装结构设计是影响防护服装着装舒适性的重要因素之一.通过对国内外防护服装结构设计的研究现状进行回顾,分别从服装衣下间隙、开口特征、部位结构设计以及防护服整体结构优化设计等4个方面分析了防护服装的结构设计对着装舒适性的影响.总结了防护服装着装舒适性的评价方法,提出采用"并行工程"的设计方法进行防护服装的结构设计.     

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.     

机械防护服装的受力模型

由高强性能织物制成的机械防护服装,由于其轻质和高冲击损伤容限,具有很好的机械防护性能.机械防护服装的机械防护性能主要取决于各方面的力学性能,包括:纤维的拉伸性能、取向度、纱线的初始模量、断裂强度和纱线上的应力波传播速度,织物的线密度、组织结构、服装的层数,剪裁和接缝的方法等.从能量吸收的角度,分析机械防护服装受强力冲击时的能量吸收和波传播的速度,提出简单的计算方法,建立机械防护服装的受力模型.     

非稳定热传导方程

本文采用一种间接的方法获得通过窗户的热流的平衡 ,从而建立了一个非稳定热流的数学模型 ,并用分离变量法与本征函数展开法求得此边值问题的解 ,再通过极限方法 ,获得非稳定热流传导的新的稳定状态。     

热传导方程传热系数的识别方法

本文提出了识别传热系统的一个新的数值迭代方法，该方法相对脉冲谱方法、扰动方法等具有较小的计算量及较好的数值稳定性等优点，同时利用数值实验证明了该方法的可行性及有效性．     

热传导方程的反问题

介绍了数理方程反问题的研究现状和主要方法,用Galerkin逼近法和拓扑度理论得出一类线性方程反应问题的存在性定理,用不动点原理得出一类非线性方程反问题的存在性,惟一性定理,并给出求解反问题的算法和收敛性证明。     

一维热传导方程的推导

热传导方程是一个重要的偏微分方程,它主要用于描述一个区域内的温度如何随时间变化。热传导方程也是最简单的一种抛物型方程,也常被称作扩散方程。热传导方程在许多数学模型中出现——热传导、金融现象、粒子扩散等。完成热方程的推导意义重大。本文分别用两种方法通过考虑物体内的热流率给出热传导方程的推导,然后比较这两种方法得到的热传导方程。     

热传导方程的混合问题

本文应用拉氏变换,求出了一个热传导方程具有第二边界条件的混合问题的解.     

对非线性热传导方程行波解的推广

将非线性热传导方程的行波解推广到了耦合的热传导方程组和广义热传导方程的行波解,其方法主要是利用Riccati方程和Mathematica工具．从而将非线性热传导方程的行波解大大推进了一步．广义热传导方程中的r只要是不等于零就行．同时也推广了行波解的种类,即a≠0时的情形．因此这个结果更具有一般性。     

基于多层热传导模型的高温专用服装研究

高温环境给高温作业人员带来了热危害,从环境温度的分布、服装材料的影响因素,以及热量传导的方式等方面出发,总结设计出有利于工作人员高温作业的专用服装,通过从三个随机温度分析设计最优高温作业专用服装,得出在外界温度75℃时,假人皮肤表层的温度分布;当外界温度65℃时,第Ⅱ层的最优厚度为9.212mm;当外界温度80℃时,在给定的条件下,Ⅱ层最优厚度为11.686 mm,Ⅳ层最优厚度为5.264 mm。研究设计高温作业专业服装各层材料的厚度,不仅能在性能方面可以有效的减缓或阻止热量传递,避免热源传导热量对人体造成伤害,还可以从经济成本方面,求出性能有效且成本合理的服装设计方式,对我国高温作业行业的发展有重要意义。     

傅氏变换及热传导方程

本文介绍了用积分变换法(Fourier变换法)来求解一类典型偏微分方程热传导方程的定解问题。文中首先对Fourier变换法的定义以及它的性质做了介绍,这些性质在偏微分方程定解问题的求解中起着至关重要的作用。然后利用傅里叶积分变换法举例说明怎样求出热传导方程定解问题的解。     

用图灵机计算热传导方程

研究了带初值的热传导方程广义解的可计算性。首先,给出TTE的一些基本概念,然后,通过广义函数的理论得出热传导方程的基本解;最后,运用广义函数卷积的可计算性质得到最后证明。     

用图灵机计算热传导方程

研究了带初值的热传导方程广义解的可计算性。首先，给出TTE的一些基本概念，然后，通过广义函数的理论得出热传导方程的基本解，最后，运用广义函数卷积的可计算性质得到最后证明。     

热传导方程的高精度差分格式

本文以典型方程为例指出了任何一个数学物理模型一定存在一个逼近它的最高阶差分格式，所有比最高阶格式的阶数低的差分格式是含有待定参数的一族方法。     

非线性热传导方程的Lagrange插值逼近

利用Legendre-Gauss-Lobatto节点为插值节点,构造Lagrange插值多项式,作为基函数展开问题的数值解,逼近有界杆上的非线性热传导方程Neumann边值问题的正确解。给出算法格式和相应的数值例子,表明所提算法格式的有效性和高精度。所给算法也可用于求解其他非线性问题的Neumann边值问题。     

解多维热传导方程的网格法

当解p(p≥2)维热传导方程的第一边值问题时,古典显式和古典隐式差分格式均需要很大的计算量,因为对显式格式来说对时间步长要加上强有力的限制,而对隐式格式来说在每一层上需解一个含h-p个未知数的线代数方程组.最近对于区域Qr=[0,T](为平行六面体)的热传导方程提出了“交替方向”差分格式[1-5],这些差分格式为绝对稳定的,并且依次为一个空间变量的隐式方程组,其系数矩阵的任一行(或列)至多只含有三个非零元素,即所谓三对角线型跃阵,因此这方程组可用追赶法[6]容易地也解出,但此时这些差分格式的误差为0或00.为了提高精确度,[7]提出了“完…     

一维热传导方程的数值解

利用差分法对数理方程的多个较复杂的一维热传导问题进行分析,并进行数值计算,给出了直观的图象.