飞行员-囊式抗荷服-环境系统热湿传递模型研究

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抗荷服在保障歼击机飞行员生命安全中起重要作用。由于目前抗荷服大多采用囊式结构,而囊又是非透气性的,从而会引起飞行员的热应激。为了改善囊式抗荷服的穿着热舒适性,本文从飞行员-囊式抗荷服-环境系统内热湿传递机理出发,通过建立数学模型描述热湿传递过程,并通过数值模拟对抗荷服的设计给予指导。
　　首先对问题的研究背景和意义做了阐述,同时对抗荷服、人体热模型和服装热湿传递模型的研究进展进行了归纳和总结,给出了发展飞行员-囊式抗荷服-环境系统热湿传递模型及发展3D着装人体模型的研究思路。
　　为了考察不同部位气囊对飞行员的热湿传递的影响,在25节点人体热调节模型基础上发展了一个新的85节点飞行员热调节模型。该模型与服装热湿耦合传递模型通过边界条件联合模拟飞行员-囊式抗荷服-环境系统热湿传递,并与实验数据进行了对比,表明模型具有满意的精度。
　　在此模型的基础上,考虑了相变材料的影响。对不同相变材料含量对囊式抗荷服的温度、人体温度和热应力指数进行了模拟分析。为了研究相变材料本身的特性参数对飞行员热应力指数的影响重要程度,合理选择相变材料,基于数值正交分析方法对囊式抗荷服的设计进行优化,并给出最优方案。
　　然后,基于 Smith-Fu的有限元模型进一步发展了三维多层着装人体热湿传递模型。基于三维人体扫描数据,建立了人体外形轮廓,然后根据人体各节段组织的比率划分了三维组织有限单元。同时一维服装模型被拓展至三维,并采用有限元求解。通过改变方程物性参数,模拟空气层及气囊的特性。对普通的多层服装和囊式抗荷服进行了三维模拟。

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作者
王洋;
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作者单位

南京航空航天大学;

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授予单位南京航空航天大学;
学科人机与环境工程
授予学位硕士
导师姓名李凤志;
年度 2013
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类飞行服;
关键词
飞行员; 囊式抗荷服; 环境系统; 热湿传递; 相变材料;

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