摘要：火灾救援是一项较为严峻的任务,科学设计防火服不仅对消防员的人身安全有帮助,同时在紧急时刻也能够增加居民的生存率。本文围绕“高温作业专用服装设计”这一主题,借助Excel、MATLAB等工具,针对不同高温环境、不同工作时间和不同温度上限的情况,结合热传递模型,计算温度分布,实际上是以偏微分方程为基础分别建立织物间和空气间的热传递模型。通过热传递模型,研究I、II、III、IV层之间的温度分布。利用MATLAB中的pdepe函数,根据初始条件和边界条件得到温度分布表。

摘要：针对高温作业服的第Ⅱ层防水层和第Ⅳ层空气层的厚度选取问题,建立三层织物-空气层-假人皮肤层的热传递模型,采用有限差分法求解模型的偏微分方程并利用MATLAB数学软件进行计算,得到三维温度分布图;在假设的约束条件下确定了第Ⅱ层防水层和第Ⅳ层空气层的最优厚度分别为19. 06和5. 78 mm。

摘要：气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal-enclosed transmission line,GIL)中绝缘气体热学特性会影响GIL整体绝缘性能。目前,国内外对C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合新型环保气体应用于GIL的研究刚刚起步,其热学特性尚不明确。为此对特高压C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体GIL建立了温度-流体多物理场仿真模型,通过开展现场温升试验对该模型进行了有效性验证,研究了额定电流下GIL内部温度场分布及内部气体密度场、流速场分布,以及不同通流水平下导体和铝合金外壳顶部温升关系,并对比分析了在C_(4)F_(7)N/CO_(2)与SF;两种不同气体下GIL内部温升的差异性。研究结果表明:C_(4)F_(7)N/CO_(2)气体GIL内部温度梯度整体大于SF;气体GIL,在后续环保型GIL设计中应关注这一问题;相同通流条件下C_(4)F_(7)N/CO_(2)气体GIL与SF;气体GIL温度分布差异的主要原因为SF;对流性能优于C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体;探索了C_(4)F_(7)N/CO_(2)GIL外壳顶部温升与GIL中心导体温升间的关系,GIL导–壳温升比例系数为0.482,该系数可应用于后续基于外壳温度的中心导体温度监测系统中。

摘要：表面电荷积聚是制约直流气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal-enclosed transmission line,GIL)绝缘子闪络电压提高的主要因素。由于实际测量困难,国内外学者通过建立数学模型开展仿真计算获得绝缘子表面电荷积聚特性。然而现有研究均未考虑GIL中复杂的热传递过程,所建立的电荷积聚模型难以反映实际工程中直流GIL绝缘子电荷积聚情况。为解决上述问题,该文建立了直流GIL内部热交换方程,掌握了实际工况下GIL内部温度分布规律,考虑绝缘气体电流密度与电场强度间的非线性关系以及温度对绝缘材料电学特性的影响,建立了绝缘子电荷积聚电–热多物理场耦合模型。基于此模型,研究了不同运行电流下直流GIL绝缘子电荷积聚情况及电场畸变特性,研究结果表明:当处于小电流运行状态时,直流GIL绝缘子上表面最大切向电场为4.26k V/mm;处于大电流运行状态时,最大切向电场强度为5.01k V/mm,增大了17.6%。对于绝缘子下表面,随着运行电流增大,最大切向电场强度由4.55k V/mm增至5.36k V/mm,增长了17.8%。因此,在进行绝缘优化设计时,需重点考虑直流GIL导杆在最大允许温升下的沿面电场分布,该研究成果可为直流GIL绝缘优化设计提供参考。

摘要：纤维增强复合材料具有轻质、高强、性能可设计等特性,在减重、抗疲劳、耐腐蚀、维修性等方面明显优于传统金属材料,在航空航天、交通运输、国防等领域的应用越来越广泛,其中热塑性复合材料具有高韧性、高冲击性、无限储存周期、可回收利用等众多优点。复合材料自动铺放技术成型效率高、自动化程度高,特别适用于大尺寸和复杂构件的制造。同时,热塑性复合材料原位固化技术不断发展和进步,生产效率显著提高,生产成本降低,构件质量得以提升。因此,基于自动铺放技术的热塑性复合材料原位固化成型将会是未来大飞机主承力部件的重要成型方法。然而,热塑性复合材料铺放成型过程经历高温制造,伴随着热力学耦合等相关问题。对于原位固化方法,热源的选择颇为关键,将直接影响铺放成型的效果和效率。在铺放成型过程中,热塑性聚合物分子链受热发生流动,宏观上则是热塑性树脂发生从固态到熔融态再到固态的物理变化。整个成型过程持续时间较短,但又涉及一系列的物理变化,是一个非常复杂的过程,目前已成为国际上高性能热塑性复合材料的研究热点之一。热塑性复合材料纤维铺放成型常用的热源主要包括热空气、激光、超声波、电子束等。其中针对热空气的研究较早,建立了铺层内的热传导理论模型,就铺层基层中温度场展开了许多工作并取得了相应的成果。对激光加热成型获得的铺放构件的诸多研究表明,激光作为热源相比于热空气可以大幅提升层间性能。此外,学者们还提出了不同的理论模型来预测最终的熔合强度,但测试结果显示铺放构件的力学性能不及热压罐固化的构件,进一步的理论和实践探索仍然很有必要。本文主要聚焦基于预浸料自动铺放技术的热塑性复合材料原位固化成型工艺,从工艺过程中的热传导行为、铺层的性能指标两方面介绍或探讨了铺放工艺过程、热传递模型、原位固化热源、铺层间紧密接触度、熔合度及熔合强度等的研究现状。

摘要：针对绿色建筑领域耗材严重的问题,对绿色建筑空调通风系统节能影响因素进行分析。通过将影响室内温度的因素主要可以分成室内因素、建筑材料因素以及室外因素三种因素进行分类分析,采用间隙式空调运转模型减小空调运行时间,利用排气热回收技术对空气热能进行再利用,提高能量利用效率;并通过对外墙材料、室外影响因素以及室内与室外热传递模型进行分析,针对墙体热传导系数、窗墙比以及遮阳措施进行设计,有效地将空调工作状态和设定温度以数学模型量化表示,提高了宏观事物的微观分析能力。并对设计方案中多种影响因素进行对比分析,有效地选出最佳节能方案。通过对比实验,可以得出采用本研究设计的节能方案其整座建筑的能源消耗减少了50%以上。

摘要：随着钛合金和复合材料(Carbon fiber reinforced plastic, CFRP)在航空航天制造业的应用比例逐渐增多,其叠层构件切削加工也成为研究热点。由于切削温度不仅影响刀具的磨损和耐用度,同时也会直接影响工件的加工精度和表面质量,本文在分析螺旋铣孔特点的基础上,对钛合金/CFRP叠层构件界面热传递机理进行了研究,建立了钛合金/CFRP叠层构件界面热传递模型,通过有限差分法对模型进行数值仿真求解;结合钛合金/CFRP螺旋铣孔实验,修正了刀具与工件的热传递系数以及工件界面温度传导率,通过钛合金/CFRP叠层构件螺旋铣孔切削热理论模型与试验结果对比,发现本文提出的理论模型分析结果和实验测量结果具有较高的一致性,能为钛合金/CFRP叠层螺旋铣孔加工工艺优化提供理论依据。

摘要：基于不同环境温度对专业服装材料厚度设计的最优问题进行研究.通过建立热防护服系统的偏微分方程模型,得到各层温度的分布函数;采用粒子群优化算法、遗传算法以及热传导公式建立热防护服最优参数设计的优化模型,利用粒子函数计算出了第Ⅱ层的最优厚度;利用Henriques积分和梯度下滑的梯度函数,得到第Ⅱ层和第Ⅳ层的最优厚度.所建立的模型与实际紧密联系,模型更贴近实用,且通用性、推广性较强.

摘要：本文主要研究高温环境下。多层高温工作服的最优设计问题。首先。依据傅里叶定律以及能量守恒定律,构建出不同材料层中的热传递偏微分方程模型。采用有限差分的方法求解。为求解出在题目所列环境温度为65℃、IV层的厚度为5.5mm时,Ⅱ层最优厚度设计问题.我们以Ⅱ层厚度最小,60min时假人体表温度最小为优化目标,以题目所列条件为约束条件,建立双目标优化模型。通过熵权法线性加权,将双目标优化模型转换为单目标优化模型求解。

摘要：消防和金属炼钢等行业中,工作人员在高温环境工作需要穿着专用服装,其通常是由三层织物材料组成,为了设计更合理的多层热防护服,本文将用37oC恒温假人置于高温环境下展开实验,通过大量数据分析,根据热力学傅里叶定律,采用显热容和热传导系数随温度变化的经验公式,研究多层热防护服、空气层和假人的热传导过程,分析实际情况下高温环境与织物层、织物层与织物层、织物层与空气层、空气层与假人之间的热传导的初始条件和边界条件,建立一维非线性常系数偏微分抛物型方程组,采用有限差分法求解。对热防护专业服装进行研究,确定热防护服各层温度分布情况。为热防护服的功能性设计提供理论参考。