在高温环境下工作时,专用的防护服装不可或缺。专用服装通常由多层织物构成,不同织物的密度、比热、热传导率都有所不同,不同的厚度搭配会对服装的防护性能和舒适度有所影响。本文主要通过研究特定的织物在相同的工作防护能力要求下,最优的厚度配比,为高温作业服装最优厚度设计提供参考。
针对问题一,采取控制变量法,根据附件二中的数据,使用MATLAB曲线拟合工具箱对数据进行分析,建立了温度-厚度指数曲线模型,得出假人皮肤外侧的温度与外界环境温度成正比的关系,和II层与IV层的厚度的平方成反比关系的结论,计算出在不同的温度环境和不同厚度的织物材料条件下的温度分布,得到了problem1.xlsx。
针对问题二,根据问题一中建立的温度-厚度指数曲线模型建立出最优化模型,将题目中的已知条件带入数学模型表达式,再根据已知条件建立相关不等式,使用MATLAB软件对相关不等式进行非线性规划求得最优解,即可获得问题二的解,根据模型一确定的II层最优厚度为6.167mm,根据模型二确定的II层最优厚度为5.835mm。
针对问题三,考虑到舒适性和功能性两大特性的平衡,将附件1中的三个指标以热扩散率来整合,将其与问题一和问题二中的模型进行联系,建立了热扩散-最优厚度模型,带入题目中的已知条件,使用lingo软件,通过非线性规划方法,建立最优化模型,对数据的最优化解进行求解,即可得到II层和IV层的最优厚度,根据模型一确定的II层和IV层的最优厚度分别为6.225mm和0.6mm。