本文關(guān)鍵詞：失重條件下密閉環(huán)境內(nèi)濕度對人體熱舒適的影響研究

  更多相關(guān)文章： 數(shù)值仿真 微重力 熱舒適 標(biāo)準(zhǔn)有效溫度 濕度場

【摘要】：隨著載人航天技術(shù)的飛速發(fā)展,在載人航天器中營造一個適宜航天員長期居住和生活的環(huán)境已經(jīng)成為人類航天工程的主要研究任務(wù)之一。微重力條件下對人體熱舒適的研究是艙內(nèi)人工環(huán)境和生命保障系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)和依據(jù),目前針對載人艙中人體熱舒適的研究主要有兩個方向,一是以研究艙內(nèi)通風(fēng)及氣流組織為手段,主要通過風(fēng)速、溫度等參數(shù)來對室內(nèi)人員熱舒適進(jìn)行評價;另一個方向就是研究微重力條件下人體生理機(jī)能的改變情況,屬于航天生理學(xué)的研究范疇。本文綜合考慮了上述兩個研究方向,除溫度、風(fēng)速外還將濕度、人員活動率以及人體血液分布等情況納入到人體熱舒適的評價體系中,運(yùn)用CFD仿真技術(shù)對微重力下的艙內(nèi)溫、濕度場進(jìn)行了模擬研究,并初步討論了在不同人員活動率下的艙內(nèi)熱舒適區(qū)間。本文首先對微重力環(huán)境以及數(shù)值模擬方法進(jìn)行了介紹,闡述了利用標(biāo)準(zhǔn)有效溫度SET*來進(jìn)行熱舒適評價的原理和可行性。為了說明商業(yè)CFD軟件fluent能夠模擬微重力下無自然對流情況,進(jìn)行了二維和三維的建模仿真,并分別與清華大學(xué)任建勛的“冷流實(shí)驗(yàn)”和地面“等溫法”模擬無自然對流的實(shí)驗(yàn)結(jié)果作對比,發(fā)現(xiàn)在自然對流存在的情況下,流場的存在“再分配”效應(yīng),低速區(qū)域少于無自然對流的情況,這種趨勢在模擬和實(shí)驗(yàn)中均有體現(xiàn),說明了計算機(jī)仿真能夠抓住微重力下無自然對流流場的特性,論證了模擬方法的可行性。接著本文根據(jù)“哥倫布”實(shí)驗(yàn)艙進(jìn)行了三維建模,對艙內(nèi)送風(fēng)溫濕度進(jìn)行了設(shè)計計算,并將計算結(jié)果作為邊界條件代入模擬仿真中,分析了不同重力情況下的艙內(nèi)濕度情況,研究表明在常重力和微重力兩種情況下,前者濕度場分布情況較后者更接近于設(shè)定值,艙中水蒸氣質(zhì)量分布是影響艙內(nèi)濕度場的主要因素。最后,文章進(jìn)行UDF編程計算了標(biāo)準(zhǔn)有效溫度SET*,從而對不同相對濕度、人員活動強(qiáng)度以及血液分布下的人員熱舒適進(jìn)行了評價,結(jié)果表明人體熱舒適感覺溫度隨相對濕度的增大而增加。當(dāng)不考慮血液分布對人體熱感覺的影響時,溫度在24-27℃范圍內(nèi),相對濕度在20%-80%之間,人體周圍流速在0.2m/s左右時,從人員活動強(qiáng)度來看,在這樣的環(huán)境中人體處于睡眠活動狀態(tài)下的熱舒適度最高,而處在運(yùn)動時計算的標(biāo)準(zhǔn)有效溫度區(qū)要略低于熱舒適區(qū),說明相比于睡眠和工作,運(yùn)動時人更喜歡稍熱一點(diǎn)的環(huán)境;從空氣流速上來看,當(dāng)流速增大至1m/s時,標(biāo)準(zhǔn)有效溫度降低,人體感覺“偏涼”,反之流速減小至0.06m/s時,人體感覺“偏熱”。微重力效應(yīng)會使人體血液向上肢匯集,人員身體下部的血液容積將會減少,由此將會產(chǎn)生上肢熱感覺溫度升高,下肢熱感覺溫度降低的現(xiàn)象。本文結(jié)合了CFD數(shù)值仿真方法和地面模擬實(shí)驗(yàn),通過fluent軟件的UDF(用戶自定義功能)功能引入標(biāo)準(zhǔn)有效溫度SET*來對載人航天艙內(nèi)的人員熱舒適進(jìn)行評價,將溫度、速度、濕度、人員活動情況、衣著條件、血液分布等參數(shù)綜合為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)有效溫度值,將不同環(huán)境狀況的人體熱舒適進(jìn)行量化,使其具有可比性。SET*計算程序具有參數(shù)調(diào)整靈活,適應(yīng)性廣的特點(diǎn),本文的研究將為下一步微重力條件下的人體熱舒適實(shí)驗(yàn)研究提供一些實(shí)驗(yàn)參數(shù)和依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)值仿真 微重力 熱舒適 標(biāo)準(zhǔn)有效溫度 濕度場
【學(xué)位授予單位】：湖南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V444.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 研究背景和意義11-12
• 1.2 載人航天艙環(huán)境特點(diǎn)12
• 1.3 熱舒適研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3.1 熱舒適定義12-13
• 1.3.2 地面熱舒適研究發(fā)展13-14
• 1.3.3 微重力熱舒適研究發(fā)展14
• 1.3.4 濕度對人體熱舒適影響14-16
• 1.4 模擬微重力環(huán)境的方法16-18
• 1.4.1 地面實(shí)驗(yàn)16-17
• 1.4.2 數(shù)值模擬方法17-18
• 1.5 本文主要工作18-19
• 第二章 微重力環(huán)境的數(shù)值模擬和熱舒適評價指標(biāo)19-30
• 2.1 自然對流相關(guān)理論19-21
• 2.1.1 自然對流機(jī)理19-20
• 2.1.2 格拉曉夫數(shù)和阿基米德數(shù)20-21
• 2.2 數(shù)值計算模型21-25
• 2.2.1 控制方程21-23
• 2.2.2 離散和求解方法23-25
• 2.3 熱舒適評價指標(biāo)25-30
• 2.3.1 PMV指標(biāo)25
• 2.3.2 有效溫度ET和新有效溫度ET*25-26
• 2.3.3 標(biāo)準(zhǔn)有效溫度SET*26-28
• 2.3.4 場不均勻系數(shù)28
• 2.3.5 皮膚相對濕度skj28
• 2.3.6 皮膚濕潤度上限limitw28-29
• 2.3.7 不滿意百分比PD29
• 2.3.8 適宜流速v*29-30
• 第三章 消除自然對流的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)論證30-39
• 3.1 消除自然對流的數(shù)值模擬方法30-33
• 3.1.1 二維模型30-31
• 3.1.2 三維模型31-32
• 3.1.3 結(jié)果分析32-33
• 3.2 消除自然對流的地面實(shí)驗(yàn)論證33-38
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原理34
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器34-35
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)方法和測點(diǎn)布置35-36
• 3.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析36-38
• 3.3 小結(jié)38-39
• 第四章 載人艙內(nèi)空調(diào)設(shè)計及濕度場分布39-48
• 4.1 幾何模型39-40
• 4.2 艙內(nèi)負(fù)荷計算40-41
• 4.3 送風(fēng)計算41-42
• 4.4 邊界條件及求解方法42-43
• 4.4.1 邊界條件42
• 4.4.2 邊界上濕度值的確定42
• 4.4.3 求解方法42-43
• 4.5 濕度場分析43-47
• 4.5.1 微重力下艙內(nèi)濕度分布43-44
• 4.5.2 不同重力情況下艙內(nèi)濕度場44-47
• 4.6 小結(jié)47-48
• 第五章 載人艙內(nèi)熱舒適分析48-62
• 5.1 SET*指標(biāo)的數(shù)值模擬論證48-50
• 5.2 相對濕度對標(biāo)準(zhǔn)有效溫度SET*的影響50-55
• 5.3 載人艙中的人員熱舒適區(qū)55-59
• 5.3.1 不同活動強(qiáng)度下的熱舒適區(qū)55-58
• 5.3.2 不同速度下的舒適區(qū)58-59
• 5.4 血液分布對標(biāo)準(zhǔn)有效溫度SET*的影響59-60
• 5.5 小結(jié)60-62
• 第六章 結(jié)論與展望62-64
• 6.1 主要研究結(jié)論62-63
• 6.2 展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 附錄 1（SET*計算程序）67-70
• 攻讀學(xué)位期間主要的研究成果70-71
• 致謝71-72

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 趙子健;陳靜怡;鐘雋文;楊沈斌;;基于標(biāo)準(zhǔn)有效溫度和不舒適指標(biāo)研究南京熱舒適狀況[J];氣象與環(huán)境科學(xué);2013年04期

2 劉京;姜安璽;王琨;朱岳梅;荻島理;;城市局地-建筑耦合氣候評價模型的開發(fā)應(yīng)用[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2006年01期

3 孫立新;閆增峰;張櫻子;;南充市教室夏季熱環(huán)境測試、分析與改造[J];四川建筑科學(xué)研究;2010年03期

4 ;[J];;年期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 李鋮駿;失重條件下密閉環(huán)境內(nèi)濕度對人體熱舒適的影響研究[D];湖南工業(yè)大學(xué);2016年

2 陳慧梅;濕熱地區(qū)混合通風(fēng)建筑環(huán)境人體熱適應(yīng)研究[D];華南理工大學(xué);2010年

3 粟燁嶺;房間自然通風(fēng)、電扇調(diào)風(fēng)、空調(diào)器三聯(lián)控節(jié)能方法的實(shí)驗(yàn)研究[D];華南理工大學(xué);2010年

4 李婷;基于能耗最小的室內(nèi)環(huán)境控制研究[D];華南理工大學(xué);2011年

，

本文編號：1132888