【CN109799007A】基于傅里叶定理的高温作业服装各层温度分布分析模型【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910192973.2

(22)申请日 2019.03.14

(71)申请人 常州工学院

地址 213032 江苏省常州市新北区辽河路

666号

(72)发明人 文传军　夏红卫　王聿澄　王岚婷　

张媛媛　章琦　

(74)专利代理机构 南京知识律师事务所 32207

代理人 高桂珍

(51)Int.Cl.

G01K 13/10(2006.01)

G01K 17/00(2006.01)

(54)发明名称

基于傅里叶定理的高温作业服装各层温度

分布分析模型

(57)摘要

本发明公开了一种基于傅里叶定理的高温

作业服装各层温度分布分析模型，其步骤包括：

1.对问题建模进行模型分析、模型假设与符号说

明；2.根据热传导流程图和傅里叶定理得到热量

变化方程；3.确定高温作业专用服装各层温度变

化方程。本发明根据傅里叶定律以及热扩散公

式，可以得出各层温度的通项，其次借助于

MATLAB多次拟合出各层的初始温度，代入到各温

度通项式中，最后运用递归法推导出各层任一时

刻的温度，

得到专用服装的温度分布。权利要求书3页 说明书9页 附图1页CN 109799007 A 2019.05.24

C N 109799007

A

1.基于傅里叶定理的高温作业服装各层温度分布分析模型，其特征在于，包括如下步骤：

S1、对问题建模进行模型分析、模型假设与符号说明；

S2、根据热传导流程图和傅里叶定理得到热量变化方程；

S3、确定高温作业专用服装各层温度变化方程。

2.根据权利要求1所述的基于傅里叶定理的高温作业服装各层温度分布分析模型，其特征在于，所述步骤S1包括：

S1-1、模型分析

专用服装通常由三层织物材料构成，记为I、II、III层，其中I层与外界环境接触，III层与皮肤之间还存在空隙，将此空隙记为IV层。

S1-2、模型假设

1)假设外界环境温度恒定，一直处于稳态；

2)由于外界环境温度适中，故假设其不存在热对流及热辐射；

3)假设所有热量都是垂直进入各层衣物，不会发散的杂乱传递；

4)假设第IV层的空隙也是衣物的一部分；

5)假设每一层的温度均匀分布；

6)假设T i (t)＝T i ([t])；

S1-3、符号说明

Q为总热量；Q 吸i (i＝1,2,3,4)分别为第I、II、III、IV层吸收的热量；Q 传i (i＝1,2,3,4)分别为第I、II、III、IV层传递的热量；T i (i＝1,2,3,4,5)分别为第I、II、III、IV层及皮肤表层的温度；ρi (i＝1,2,3,4)分别表示第I、

II、III、IV层密度；c i (i＝1,2,3,4)分别表示第I、II、III、IV层比热；λi (i＝1,2,3,4)分别表示第I、

II、III、IV层热传导率；d i (i＝1,2,3,4)分别表示第I、II、III、IV层厚度；T i (t)表示第i层第t秒的平均温度；

s表示衣物的表面积；

为第i层到第i+1层的平均温度；ΔT 5→i 为第5层到第i层的温度差；Δt为单位时间；ΔQ为单位时间中热量的变化量。

3.根据权利要求2所述的基于傅里叶定理的高温作业服装各层温度分布分析模型，其特征在于，所述步骤S2包括：

根据傅里叶定律对于任一层衣物的任一个时刻，其吸收的总热量Q，一部分被自己吸收消耗，而另一部分会通过热传导传递到下一层，所以在单位时间内得到一个变化量，即ΔQ＝ΔQ 传1+ΔQ 吸1，又由于每一层传递的工作相似，

故总的变化过程如下：

4.根据权利要求3所述的基于傅里叶定理的高温作业服装各层温度分布分析模型，其特征在于，所述步骤S3包括：

S3-1、防护服第一层内部温度

权　利　要　求　书1/3页2CN 109799007 A