本文選題：熱傳遞模型 + 安全性��； 參考：《浙江理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：運(yùn)用數(shù)學(xué)或科學(xué)的方法研究熱防護(hù)服裝,旨在揭示熱防護(hù)織物內(nèi)部的熱傳遞規(guī)律,為熱防護(hù)服裝的研發(fā)提供科學(xué)參考.熱防護(hù)服裝是應(yīng)用最廣泛的特種防護(hù)服裝,目前關(guān)于更多熱防護(hù)服裝的設(shè)計(jì)集中在熱防護(hù)性能測(cè)定、建立熱防護(hù)服裝內(nèi)部傳熱模型、發(fā)展測(cè)定熱防護(hù)性能的試驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)裝置和熱防護(hù)服裝舒適性評(píng)價(jià)等.合理地評(píng)價(jià)熱防護(hù)服裝的熱防護(hù)性能對(duì)減少工作人員皮膚損傷具有重要意義.本文主要是對(duì)單層熱防護(hù)服裝熱傳遞模型進(jìn)行介紹,此外,我們通過對(duì)空氣層和皮膚層的熱傳遞數(shù)學(xué)模型及燒傷評(píng)價(jià)模型等的研究,結(jié)合燒傷準(zhǔn)則提出了相關(guān)反問題.主要內(nèi)容如下:第一章,介紹了熱防護(hù)服裝的研究背景和意義、國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,并且對(duì)本文主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)進(jìn)行了簡要描述.第二章,介紹了熱防護(hù)服裝的熱傳遞模型建立過程,研究了熱防護(hù)織物在高溫條件下熱傳導(dǎo)和熱輻射傳熱機(jī)制的作用,引入了用實(shí)驗(yàn)法確定的織物Nomex的熱傳導(dǎo)系數(shù)、單位體積熱容量系數(shù)隨溫度變化的經(jīng)驗(yàn)公式,分析了織物與熱源之間的熱交換邊界條件,最終確立了熱防護(hù)織物的熱傳遞模型,并且給出了數(shù)值分析和計(jì)算,通過數(shù)值結(jié)果和已有實(shí)驗(yàn)論證的模型作比較,證明了提出模型的合理性.第三章,在前面提出的熱防護(hù)服裝的熱傳遞數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,結(jié)合空氣層模型和皮膚模型,構(gòu)成“熱防護(hù)服裝-空氣-皮膚”完整的系統(tǒng).這部分完整的給出了織物和皮膚之間空氣層的模型以及表皮、真皮、皮下組織的熱傳遞數(shù)學(xué)模型,并且對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)值離散,給出了正問題的計(jì)算結(jié)果.第四章,對(duì)于熱防護(hù)服裝而言,設(shè)計(jì)反問題的目標(biāo)就是在盡量減少甚至不產(chǎn)生熱損傷的情況下,決定系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù).基于第三章“熱防護(hù)服裝-空氣層-環(huán)境”系統(tǒng)正問題模型的分析,我們將目標(biāo)點(diǎn)設(shè)在基底層(表皮和真皮的接觸面),以保證基底層未達(dá)到二級(jí)燒傷為目標(biāo),我們給出了熱防護(hù)服設(shè)計(jì)反問題的一種合理提法,并數(shù)值求解了相應(yīng)的反問題.第五章,介紹了在反演一類拋物型方程初始值的過程中,我們?yōu)榱饲蠼鈽O小化泛函,結(jié)合伴隨變分引入一種變形TV正則化的方法.文中對(duì)極小目標(biāo)泛函的存在唯一性和穩(wěn)定性進(jìn)行了理論證明和分析,并通過具體算例說明了方法的有效性.第六章,我們對(duì)本文的創(chuàng)新點(diǎn)等進(jìn)行了總結(jié),并提出一些可繼續(xù)研究的方向。
[Abstract]:The purpose of this paper is to study thermal protective clothing by mathematical or scientific methods in order to reveal the internal heat transfer law of thermal protective fabrics and to provide scientific reference for the research and development of thermal protective clothing. Thermal protective clothing is the most widely used special protective clothing. At present, the design of more thermal protective clothing focuses on the measurement of thermal protection performance and the establishment of internal heat transfer model of thermal protective clothing. To develop test methods and equipment for measuring thermal protective properties and evaluation of thermal protective clothing comfort. It is important to evaluate the thermal protection performance of thermal protective clothing reasonably to reduce the skin injury of staff. In this paper, the heat transfer model of single layer thermal protective clothing is introduced. In addition, through the study of heat transfer mathematical model and burn evaluation model of air layer and skin layer, and combined with the burn criterion, the related inverse problems are put forward. The main contents are as follows: the first chapter introduces the research background and significance of thermal protective clothing, the current research situation at home and abroad, and briefly describes the main content and innovation of this paper. In the second chapter, the process of establishing heat transfer model of thermal protective clothing is introduced. The function of heat conduction and heat radiation heat transfer mechanism of thermal protective fabric under high temperature is studied, and the heat conduction coefficient of fabric Nomex determined by experiment method is introduced. The empirical formula of the change of unit volume heat capacity coefficient with temperature is given. The boundary conditions of heat exchange between fabric and heat source are analyzed. Finally, the heat transfer model of thermal protective fabric is established, and the numerical analysis and calculation are given. The rationality of the proposed model is proved by comparing the numerical results with the existing models. In the third chapter, based on the mathematical model of heat transfer of thermal protective clothing, combined with air layer model and skin model, a complete system of "thermal protective clothing-air-skin" is constructed. In this part, the model of air layer between fabric and skin and the mathematical model of heat transfer between skin, skin and epidermis are given, and the whole system is discretized numerically, and the calculation results of positive problem are given. In the fourth chapter, for thermal protective clothing, the goal of inverse design problem is to determine the relevant parameters of the system under the condition that the thermal damage is minimized or even avoided. Based on the analysis of the model of "Thermal Protective clothing-Air layer-Environment" system in Chapter 3, we set the target point at the base layer (the contact surface of epidermis and dermis) in order to ensure that the base layer does not reach the secondary burn. A reasonable formulation of the inverse problem in the design of thermal protective clothing is given, and the corresponding inverse problem is solved numerically. In chapter 5, we introduce a new method of TV regularization in order to solve the minimization functional in the process of inversion of initial values of a class of parabolic equations. In this paper, the existence, uniqueness and stability of the minimal objective functional are theoretically proved and analyzed, and the effectiveness of the method is illustrated by an example. In the sixth chapter, we summarize the innovation of this paper and put forward some directions for further study.
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TS941.731.3

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本文編號(hào)：1819972