高温作业服装的设计

郭经峰　毛敏捷　齐丹辰　刘兴迪

摘 要：本文针对高温专用服装的设计展开研究，依托MATLAB、LINGO、EXCEL等软件对专用服装各层材料的温度分布进行了详尽的分析，并对不同高温工作环境下服装织物材料厚度进行优化设计。为确定服装的最优厚度，建立以热量传递的长度为x轴，热量传递的时间为y轴，假人皮肤外层温度热量z轴的温度分布空间三维坐标系，建立以热传导为主的热传递偏微分方程模型，利用MATLAB软件编程得到专用服装（空气层）—皮肤外侧系统温度分布函数，以此函数作为目标约束建立目标规划模型，以皮肤外侧温度不超过47℃且超过44℃的时间不超过5min为刚性约束，以皮肤外层温度不超过45℃为柔性约束（当皮肤外层温度达到45℃时会有灼烧感），构建目标规划数学表达式。最后，我们对模型进行灵敏度检验和鲁棒性分析，验证模型的可行性，并对模型进行客观的评价和适当的推广。

关键词：高温作业 热传递偏微分方程 多目标规划

中图分类号：TD79 3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）03（c）-0255-02

1 基本假设

（1）假设专用服装的初始温度与假人皮肤外侧的初始温度相同，均为37℃。

（2）假设外界环境恒为某一定值。

（3）假设专用服装的各层之间接触良好，中间没有附加热阻。

（4）假设专用服装材料的各项参数不随温度、时间的变化而变化。

（5）假设热传递是垂直于皮肤方向进行，故可视为一维的。

（6）假设高温作业环境的热传递以热传导为主，不考虑热辐射以及热对流。空气层厚度小于8mm，热对流影响小，可忽略。……