[发明专利]基于非线性规划模型的高温作业专用服装设计研究方法

说明书

本发明提供基于非线性规划模型的高温作业专用服装设计研究方法，涉及高温作业专用服装研究，包括如下步骤：模型的假设、模型的建立、建立方程、求温度极限值、建立模型、模型求解和仿真检测。本发明中，在模型设计中充分考虑题设要求，在合理的假设下，所见模型合理，建模思路清晰易懂，本发明建立的热传导模型思维缜密，具有很强的逻辑性，易理解并且得出的结果数据真实、可靠，本发明所使用得算法具有一定的容错能力，在得出大量数据的前提下，可以提高模型最后预测结果准确性和科学性,本发明运用仿真软件进行模拟检验，将结果可视化，能够有效的解决防热衣服织物层厚度确立的问题，具有较强的推广意义。

技术领域

本发明涉及高温作业专用服装研究，尤其涉及基于非线性规划模型的高温作业专用服装设计研究方法。

背景技术

热防护服是对在高温或超高温条件下工作的人员进行安全保护,从而避免热源对人体造成伤害的各种保护性服装，具有阻燃性、拒液性、燃烧时无熔滴产生、遇热时能够保持服装的完整性和穿着舒适性等特性，用于石油、化工、冶金、造船、消防、国防以及有明火、散发火花、熔融金属和有易燃物质的场所。

在高温环境下，穿着专业服装作为高温防护的重要措施之一。防热服通常是由三种不同材料的织物层构成，如何在织物层达到它的最高吸热效率的原则下，能尽量的减少织物层的厚度，因此对其在工作环境中的温度分布进行探究，进而对其进行优化具有着极为重要的现实意义，鉴于此，本发明主要运用非线性规划模型，借助于热传导方程对高温作业专用服装设计问题进行了深入研究。

发明内容

本发明的目的在于提供基于非线性规划模型的高温作业专用服装设计研究方法，以解决上述技术问题。

本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：

基于非线性规划模型的高温作业专用服装设计研究方法，包括如下步骤：

(1)模型的假设：根据双层玻璃的吸热功效模型将其拓展到四层玻璃的吸热功效，并将四层玻璃看作服装的四个织物层；

(2)模型的建立：将四个织物层由外至内分成第一层L_I、第二层L_II、第三层L_III和第四层L_IV，且第四层为空气层；

(3)根据上步骤(1)的理论基础，将四个织物层的参数值转化为一维热传导问题，建立一维热传导方程，并运用差分法求解；

(4)然后通过MATLAB软件进行编程，可以得出织物层各层温度的极限值；

(5)基于热传导前提下的数学规划，对步骤(3)建立非线性规划模型，定义自变量为工作时间、各层厚度和环境温度，因变量为人体温度；

(6)结合相应限制条件，对步骤(4)中非线性规划模型通过Richardson差分法进行求解和C语言编程计算，得出织物层各层在不同条件下的厚度范围；

(7)运用NETLOGO仿真软件对假人进行仿真模拟，用来检测步骤(5)中得出的不同厚度下服装的放热效果。

优选的，所述第一层L_I与所述第二层L_II之间没有间隙,所述第四层L_IV与皮肤外侧之间没有间隙。

优选的，所述步骤(1)中的服装的初始温度为22℃。

优选的，所述步骤(4)中不考虑热对流对导热过程的影响。

优选的，所述步骤(4)中不考虑由呼吸等外界因素造成的影响。

优选的，所述步骤(5)C语言编程计算的第二层L_II和第四层L_IV的厚度范围结果误差小于0.002mm。

本发明的有益效果是：