基于热传导学和有限差分法的高温专用服装设计

在高温环境下工作时,人们需要穿着专用服装以避免灼伤.专用服装通常由三层材料构成,III层与皮肤之间的空隙记为IV层.为设计专用服装,将体内温度控制在37℃的假人放置在实验室的高温环境中,测量假人皮肤外侧的温度.本文首先对环境温度75℃、II层厚度为6 mm、IV层厚度为5 mm、工作时间为90分钟的情形开展实验,测量得到假人皮肤外侧的温度,利用热传导学理论建立偏微分方程,并结合有限差分法,得出90分钟内各时刻的温度分布数据和温度分布图.接着,对外界环境温度65℃、IV层的厚度为5.5 mm的情况,利用二分法模型确定了II层的最优厚度,使工作60分钟时假人皮肤外侧温度不超过47℃,超过44℃的时间在5分钟以内.