翻译-暖体假人

集成模型集成模型 模拟人模拟人 服装系统热交换的流程服装系统热交换的流程 摘要摘要 Stolwijk 多节点模型被改进了 改进之后考虑到了皮肤表面上的汗 水积累并且被应用到模拟人体的生理调节反应 这个人体模型界与 服装材料的热湿模型耦合 顾及到了水蒸气在纤维里的吸附作用 此外 多层服装系统已经开发出来并和人体模型集合在一起 结果证 实了已发表的实验数据 2004 爱思唯尔有限公司 关键词关键词 人体 温度调节 服装 热 湿传递 模型人体 温度调节 服装 热 湿传递 模型 引言 引言 1911 年 Lefevre 第一次尝试从热动力学的观点来表示人体 他认为人的身体就像一个有着产热核心和散热外壳的球体 从那时 起 大量全人体热模型就被开发出来 该模型从一个均匀的圆柱体进 化到多层次圆筒 而且通过一个血液循环连接的不同身体部位 尺 寸是多变的 这个多层结构推导自人体的解剖结构 皮肤 脂肪 肌肉和心脏 虽然 那些开发了全人体热模型生理学家和工程师们采 用各种各样的方法 但是都可以概括为以下几类 一个节点热模型 双节点热模型 多节点热模型 和多元化的热 模型 Givoni 和 Goldman 1972 开发了一个著名的整体预测模型 在这个模型中 人体是由一个节点表示 这种模型是经验主义的 只 适用于热环境 双节点热模型将整个人体分成两个同心壳 外部皮 肤层和产热内核 代表内部器官 骨骼 肌肉和皮下组织 每一个 外壳的温度通常认为是统一的 因此 模型中的两个同心壳也可以 被认为是两个热节点 比如 Gagge 的模型 Gagge et al 1971 多 节点模型是从双节点模型延伸出来的 其中一个多节点模型是将整 个身体分成很多层同心外壳或节点 且每一层的温度也被认为是相 同的 如 Stolwijk 模型 Stolwijk 和 Hardy 1977 另一个多节点 模型把皮肤层分为任意片段 考虑角组织温度变化 比如 Jones 模 型 Jones 和 Ogawa 1992 在多元化的热模型中 人体被分为几个 身体部位 或几部分 但与多节点模型不同 节点或层结构没有被进一 步用于每一个部分 如 Wissler 1985 的模型 和 Smith 1991 模型 多元化的热模型是最复杂的热模型 虽然多元化热模型可以更精确 地预测 由于模型复杂 许多的人体几何属性人体必须先被发现才能 进行计算 双节点模型很简单 但提供的信息少 多节点模型是一个 集总参数模型的 它应用在许多领域 可是现在的多节点模型 如 Stolwijk 模型 Stolwijk 与 Hardy 1977 没有考虑到体表的汗水积 累效应 当人类在一个高温环境下穿衣时 会产生一个更大的错误 因此 本文提出了一种新的模型基于 Stolwijk 模型 Stolwijk 和 Hardy 1977 和 Jones 模型 Jones 和 Ogawa 1992 另外 汗水积 累在皮肤表面被考虑到了 对着装人体中热 湿传递的研究是非常有趣的 史密斯 1991 结合了多元人体模型和 Farnworth 的 1986 着装动态仿真模型 Farnworth 的 1986 着装模型基于耐热性和水分阻力 这些都是模型 中的常数 因此 水蒸气在纤维中动态吸附对于电导率和热容能力的 影响被忽视了 Li 和 Holcombe 1998 和 Li and Wang 2002 研发了新模型 该模型结合了服装中的耦合热 湿传递 改善了 Gagge 的模型 Gagge et al 1971 人体体温调节反应 在 Li 和 Wang 2002 的 观点中 液态水在服装中的转移被考虑到了 然而 上面提到的模型 都是片面的 由于着装人体的高度差的影响被忽略了 为了克服这 一弱点 我们结合了改进的 Stolwijk 模型和一个描述服装中耦合的 热 湿传递的模型 在这个模型 中 动态变化的温度 湿度 反 吸附以及液态水对于有效导热率和热容能力的影响都被考虑进来 此外 服装层数对温度以及水分积聚在皮肤表面湿度的影响也被研究 了 术语 术语 Bn 血液流动的热损失 cb 单位血液的热容量 Cv 织物单位体积的热容量 Cn 单位能量热容 Ca 水蒸气在纤维空隙间的浓度 Cf 纤维中平均水蒸气浓度 Cn 通过对流散失的热量 C0f 纤维中湿浓度 Df 纤维中水蒸气的扩散系数 En 通过皮肤蒸发的热损失 Eres 呼吸的热损失 f 纤维的水分吸附等温线 hc 对流传热系数 hfg 对水的汽化热 汗 hr 辐射传热系数 Hm 空气层的传质系数 Ht 空气层的传热系数 k 织物的导热系数 Ka 空气的导热系数 Kn 传导热损失 L 织物的厚度 Mn 代谢产热量 mrsw 常规出汗 ms 汗水堆积在皮肤表面 Pea 环境温度下的水蒸气压强 Psat 皮肤温度下的饱和水蒸气压 Psk 皮肤表面的 水蒸气压力 Rn 辐射热损失 Rea 在皮肤表面蒸发热阻 Resk 皮肤蒸发阻力 RH 相对湿度 Si 皮肤第 i 个段面积 t 时间 taI 空气层的厚度