基于CFD的人体-防化服-环境系统传热研究

来源 :苏州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ltavip
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来我国工业化进程不断加快,产能增大的同时,化学品泄露等安全事故也频频发生,皮肤是有毒化学品暴露的主要途径,化学防护服作为个人皮肤防护装备,在保障工作人员安全方面一直起着重要作用。防化服具有热阻较大、体积重量大和隔绝性能强的特点,阻碍了干热与水蒸气散失,面对炎热环境或繁重工作,易引发热应激,甚至有致命可能。因此,准确评价并优化防化服的传热性能,延长服装穿着时间、减少潜在伤害十分必要。计算流体力学数值模拟方法集成了流体力学、计算机与可视化处理技术,能够深入探索人体—防化服—环境系统中复杂的流动传热等物理现象,避免了传统实验模式与一维数学模型带来的周期成本过高、服装结构要素考虑不全等不足,对防化服的设计生产、使用指导与传热性能优化改善有重要的意义。本文通过计算流体力学数值模拟方法,研究不同环境温度与风速下,防化服结构变化对人体—防化服—环境系统热传递的影响,分析人体皮肤表面热流量、衣下空间温度、衣下空间空气流动状态等内容的变化,评价防化服的传热性能,为设计、生产和安全使用防化服提供数据支撑,主要研究内容包括:(1)建立可行的着装躯干与室内着装人体三维模型,提取能够被Fluent识别的计算域,划分适宜的计算网格并确定计算模型与算法。(2)通过实验室测试与文献查阅,确定各种研究环境下空气流体、防化服织物、墙壁等参与传热仿真计算的材料及边界的热物理与光学性能参数。(3)通过计算流体力学模拟躯干—微环境—防化服、人体—连体式防化服—室内环境中的稳态热传递,研究防化服衣下空气层、防化服通风开口,环境温度与风速等因素对传热的影响。(4)采用Stolwijk 25节点人体热调节模型构建耦合传热系统,研究27℃环境中人体穿着不同结构连体式防化服时在不同代谢率下的皮肤温度变化。本文通过上述研究,主要得出以下结论:(1)防化服下摆至肩领处空气上下流通,速度0.06m/s时衣下空气层厚度10 mm时保温作用最佳,速度提升后衣下均匀空气层厚度8 mm至20 mm时防护服传热性能较好。(2)防化服表面褶皱导致的非均匀衣下空间使躯干皮肤表面平均热流量显著增加,热舒适性能越好的防化服用织物越容易受到服装褶皱的影响。(3)在后背中部或后腰中部位置设置单向通风出口比较利于躯干降温,通风出口半径为2.0 cm时热空气迅速流出,通风半径为2.5 cm散热较平稳。(4)无风环境中衣下空气层均匀厚度为10mm或20mm的躯干、手臂、腿部封闭连体式防化服传热性能相对最佳;有风环境衣下空气层厚度为10 mm的防化服传热性能较佳,衣下空气层厚度为30 mm的肩领、袖口、裤腿口通风防化服传热性能较佳。(5)通风开口的设置对释放防化服肩部、腋下、裆部附近衣下空间累积的热量具有较强的辅助作用,且对防化服传热效果的改善作用优于更换制作防护服的材料。(6)人体穿着连体式防化服在中等活动强度的连续工作时间建议尽量不超过35 min,活动水平较高时,尽量不超过20 min。
其他文献
近年来,随着人们饮食生活习惯的改变,凸肚体已经成为当今较为常见的一类特殊体型,因其体型特殊,当下市场中的成衣产品不适用于凸肚体人群。虽然私人定制可以提升服装的合体性,但生产周期长并且费用较高,无法覆盖所有凸肚体人群。大规模定制的提出是有望解决特体人群服装产品需求的有效方法。现有的服装大规模定制虽然生产效率较之于传统服装加工效率大大提升,但面对智能制造和工业4.0的要求,其智能化程度较低。在服装大规
学位
改革开放四十多年以来,我国健康领域事业一直以来在不断发展改革,商业健康医疗保险发展迅速,商业医疗保险制度和基本医疗保障制度也在发展中不断相互整合及衔接,进一步提升重特大疾病的医疗保障和发展多样化的医疗水平,是当前积极推进我国医疗保障制度发展的主要目标,也是积极响应《“健康中国2030”规划纲要》要求。普惠型医疗保险是新型发展业态的商业健康保险,也是社保与商保深度融合的经典业务模式,是进一步健全医疗
学位
社会治理现代化是我党在全面审视和科学分析我国经济社会发展现状和态势之后提出的新命题,不仅符合我国社会主义发展规律的客观要求,更显示出党对国家与社会、政府与人民之间关系的高度重视。社会治理现代化还是国家治理体系和治理能力现代化的重要支撑,推进社会治理现代化对我国解决社会主要矛盾和实现中国梦的伟大目标具有重要意义。应急管理是社会治理的重要内容,是实现社会治理现代化的关键。而社区应急管理是在基层政府部门
学位
2019年底开始新型冠状病毒迅速波及至全球并引起全球大流行,抗疫中医用防护服对医务人员来说至关重要,能有效保护医务人员不受患者血液、体液、分泌物、排泄物的感染。然而,由于医用防护结构设计不合理等原因,存在医用防护服尺寸无法有效满足不同体型的医务人员的着装需要,从而影响医务人员的工作效率。因此,基于人体工效学研究医用防护服的结构,提高医用防护服的运动舒适性,对设计和安全使用医用防护服有重大意义。本课
学位
近年来,随着老年人口的快速增长,我国老龄化程度正在不断加剧。然而,当前我国养老产业的发展速度却是相对滞缓的,老龄化所带来的社会压力也在进一步加大。因此,发展机构养老等养老模式,也将成为缓解社会矛盾的必经之路。在公立医院内部设置医养结合病区作为机构养老的一种新型模式,一定程度上对养老产业的良性发展有着较为深远的意义,但是在开展医养结合服务的过程中,公立医院也遇到了一系列挑战。本文基于公共产品理论、双
学位
我国老年人的基本医疗保险制度主要由城镇职工基本医疗保险中退休人员待遇和城乡居民基本医疗保险中的老年人待遇两大部分构成。这两项基本医疗保险制度对不同参保性质的老年人医疗保障有所差异。目前伴随人口老龄化的加速发展、疾病谱的深刻变化、健康需求的不断升级以及人口高流动性等因素,老年人在享受医疗服务时对基本医疗保险制度更加依赖。因而老年人的基本医疗保险制度必须顺应时代的进步和影响因素的变化以不断适应社会老龄
学位
在城市化浪潮和地方政府的双重推动下,动迁型社区应运而生,其既保留了乡村社会的特点,又不断增加着城市社区的特性,具有明显的过渡性特征。因为原有的乡村治理模式被冲散及相关治理经验缺乏,动迁型社区面临多重治理困境,在一定程度上阻碍了国家治理体系和治理能力现代化。为此,党的十九届四中全会提出“健全党组织领导的自治、法治、德治相结合的城乡基层治理体系”,为动迁型社区治理指明了方向。然而目前学界对于动迁型社区
学位
<正>禽多杀性巴氏杆菌是引起鸡、鸭和鹅等多种禽类的一种急性败血性传染病病原菌。制成的菌苗在安全性或免疫性等方面还不十分理想。近年来国外不少学者曾就禽巴氏杆菌细胞壁荚膜及免疫性进行了研究,我国对该菌菌体及其荚膜抗原性本身的研究还不多。我们曾用2.5%NaCl溶液自禽多杀性巴氏杆菌C48-1强毒株浸提出一种保护性荚膜抗原,已经证明这种粗提荚膜抗原对鸡、鸭安全和具有良好的免疫保护力。有关对该菌的超微结构
期刊
黄麻是一种产量高、价格低的木质纤维素,具有生态环保、可生物降解、抗菌等优良特性,被应用于麻袋、绳索、地毯衬垫、床垫、室内装饰织物,还被与合成高聚物混合用于制备复合材料。阻燃整理能提升这些产品应用时的燃烧安全性。本文采用环境友好的壳聚糖基系列阻燃剂(壳聚糖/海藻酸钠凝胶、壳聚糖/氨基磺酸聚电解质、磷酸化壳聚糖)对黄麻织物进行阻燃整理,赋予其阻燃功能,旨在期望研究结果能为黄麻装饰布、黄麻基材料的阻燃功
学位
随着经济发展和人口的迅速增长,服装的生产和消费不断增加,产品生命周期缩短,废旧服装日益增多。军训服装是学生实施军事训练时的服装,当前因穿着者环保意识不强,大部分军训服装均为“一次性用品”,我国每年会有数百万套军训服装被丢弃。近年来,由于资源的短缺与过度消费的矛盾的加剧,可持续发展的理念越来越受到重视。在军训服装的浪费和可持续发展理念日益重视的双重背景下,军训服装的可持续性改造再利用显得尤为重要。据
学位