有限差分法的一维热传导方程应用

陈金雄，张敏，沈丹梅，杨玲玲，罗翔文

（1.武夷学院 数学与计算机学院，福建 武夷山 354300;2.武夷学院 土木工程与建筑学院，福建 武夷山 354300;3.福州超德中学，福建 福州 350000;4.莆田私立实验中学，福建 莆田 351100;5.福州靠谱云科技有限公司，福建 福州 350000）

服装阻止人体皮肤与空气环境直接接触，相当于保护人体的第二层皮肤。当人们从事不同的生产活动时，在不同环境下人们需要穿着不同性能的服装。在高温环境工作时，人们一般要穿着高温防护服，而高温防护服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。高温防护服的作用原理就是减缓和阻止热量传递，使得到达人体皮肤的热量尽可能少的聚集，以起到保护皮肤不被烧伤或灼伤的作用[1]。因此，高温防护服应该能够起到保护人体的作用，同时也起到促使人体热量散发、减小高温空气的传递速度、防止高温中暑等作用[1]。而在高温防护服的设计上要求高温防护服要有较好的阻燃性和较强的隔热性，为评价高温防护服专用材料的防护性能的好坏需要进行大量的热防护性能的测试，但是，在高温环境中进行大量实验是不现实的，其将需要耗费大量资金并且将造成资源浪费。

研究对多层高温防护服的热传导问题，首先运用热传导的基本定律-傅里叶定律[2]建立一维热传导方程模型，并利用有限差分法对时间和空间节点作离散化处理，得到温度分布的时间空间函数，进而得到最终的温度分布数值解。……