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基于图像识别技术的透明土热传递特性分析

南昌大学学报(工科版) 2024年

作者：陈嘉蔡松林阙云黄琪凯翁斌福州大学计算机与大数据学院福州大学土木工程学院

为揭示透明土材料传热特性,基于透明土立柱试验、灰度像素图像及热红外图像技术,建立归一化像素强度与温度对应关系。在此基础上,分析顶部传热和底部传热2种传递方式下透明土的热传递规律。结果表明:通过建立归一化像素强度反映透明效果... 详细信息

为揭示透明土材料传热特性,基于透明土立柱试验、灰度像素图像及热红外图像技术,建立归一化像素强度与温度对应关系。在此基础上,分析顶部传热和底部传热2种传递方式下透明土的热传递规律。结果表明:通过建立归一化像素强度反映透明效果,发现透明度与透明土温度之间存在线性关系,随着温度的升高,透明土透明效果先增强再减弱。在顶部加热时,透明土柱呈现不均匀传热特性,边缘温度带呈现圆弧状不规则波动,热量核心区域范围更大;底部加热时,透明土柱受热均匀,边缘温度带较为平整且呈现条带状,热量核心区域较小。透明土顶部加热较底部加热的热传递效率更快。无论何种传热方式,加热点处透明土温度在持续加热下呈非线性变化特征,且越靠近热源,该现象越显著。

关键词：透明土热传递归一化像素强度顶部传递底部传递

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羽绒制品热传递的有限元仿真

纺织学报 2022年第11期43卷 154-162页

作者：吴佳玥吴巧英浙江理工大学服装学院浙江杭州310018 浙江理工大学国际教育学院浙江杭州310018

针对现有羽绒制品保暖性测试方法的测试时间较长、成本较高等不足,提出一种数值模拟测试方法。采用ANSYS有限元软件建立“羽绒-织物-皮肤”的三维几何模型,模拟分析不同织物、不同填充密度、不同绗缝数量条件下模型内部与外表面的温度... 详细信息

针对现有羽绒制品保暖性测试方法的测试时间较长、成本较高等不足,提出一种数值模拟测试方法。采用ANSYS有限元软件建立“羽绒-织物-皮肤”的三维几何模型,模拟分析不同织物、不同填充密度、不同绗缝数量条件下模型内部与外表面的温度分布特征,探究不同条件对热量沿厚度方向和宽度方向传递的影响,计算其保暖性,并进行实验验证。结果表明:羽绒填充密度增加,热量沿模型厚度方向的传递距离增大,外表面温度及热流密度减小;绗缝数量增加,热量沿模型厚度方向的传递增大,沿模型宽度方向的传递距离减小,外表面温度及热流密度逐渐增大;织物对羽绒制品保暖性的影响较小;模拟结果与实验结果的最大相对误差为4.79%,二者吻合度较好。

关键词：有限元仿真羽绒制品保暖性热传递

考虑BoP热区内部件间热传递的SOFC系统建模仿真

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系统仿真学报 2022年第7期34卷 1383-1392页

作者：洪凌邬荣敏周剑武夏天李晓洁田彭杰彭浩寿春晖浙江省太阳能利用及节能技术重点实验室浙江浙能技术研究院有限公司浙江杭州311121

高温固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)是一种高温高效的氢电转换装置,其高温工作环境对系统电堆和辅助部件(balance of plants,BoP)的保温绝热提出极高要求。考虑SOFC系统BoP热区内多部件之间存在的热交换,结合高温系统... 详细信息

高温固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)是一种高温高效的氢电转换装置,其高温工作环境对系统电堆和辅助部件(balance of plants,BoP)的保温绝热提出极高要求。考虑SOFC系统BoP热区内多部件之间存在的热交换,结合高温系统有限的可测数据,开展基于热效率-传热单元数法(ε-NTU法)的高温SOFC系统集总建模;通过模拟BoP热区内零部件与环境的热交换,实现BoP热区内多部件间的传热和温度定量分析;通过设计简洁的反馈控制器实现系统的自启动和稳定运行仿真。仿真结果表明,BoP热区整体保温绝热起温度均衡作用,有利于尾气余热对进气气体的进一步加热,也可适当降低设备最高温度,有利于系统长期运行。

关键词：固体氧化物燃料电池集总模型热传递保温绝热反馈控制

热接触暴露下多层防护服的热传递及皮肤烫伤研究

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东华大学学报（自然科学版） 2023年第1期49卷 39-44页

作者：张涵雍睿苏云东华大学服装与艺术设计学院上海200051 东华大学功能防护服装研究中心上海200051 东华大学现代服装设计与技术教育部重点实验室上海200051

为给高温作业人群提供更好的保护,研究多层防护服的热传递问题,以提升热防护服的防护功效。基于阻燃织物的热传递特性与皮肤生物热传递机理,构建“热接触环境-服装-人体皮肤”之间热传递模型,利用热接触防护性能试验,验证了模型预测结... 详细信息

为给高温作业人群提供更好的保护,研究多层防护服的热传递问题,以提升热防护服的防护功效。基于阻燃织物的热传递特性与皮肤生物热传递机理,构建“热接触环境-服装-人体皮肤”之间热传递模型,利用热接触防护性能试验,验证了模型预测结果的准确性,并进一步调查接触压力、织物基本参数对皮肤温度与皮肤烧伤时间的影响。结果表明:接触压力对热防护服的防护性能有较大影响,易受压部位需要更高的热防护;该模型能够准确预测不同压力状态下热防护服的防护性能,为热防护服的热功能工程设计与高性能材料研制提供理论支持。

关键词：热防护性能热传递数值模型防护服热接触

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基于热传递的寒区铁路桥台温度场规律研究

铁道建筑 2023年第3期63卷 69-72页

作者：陈浩瑞班新林董亮中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081

寒区铁路桥台受恶劣气候条件带来的温度场变化影响,产生了多种结构病害并威胁着线路运营安全。针对这一问题,本文建立典型铁路桥台有限元模型,研究建设完工后一年周期内的温度场变化规律,分析了台前及台后土体一定埋深范围内地温曲线的... 详细信息

寒区铁路桥台受恶劣气候条件带来的温度场变化影响,产生了多种结构病害并威胁着线路运营安全。针对这一问题,本文建立典型铁路桥台有限元模型,研究建设完工后一年周期内的温度场变化规律,分析了台前及台后土体一定埋深范围内地温曲线的变化特征,对比分析了不同土质条件下的冻结深度差异。研究表明:桥台完工后的初始温度影响了台后土的地温分布,桥台建设及台后土的填筑导致地温温度场进行了重分布;在初始温度相同情况下,土体参数的不同导致冻结深度不同,冻胀土体冻结深度明显大于不冻胀土体,本文计算的最大冻结深度达7 m。

关键词：铁路桥梁温度场理论分析多年冻土桥台热传递

热传递对异面腔四频差动激光陀螺温度漂移补偿的影响

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红外与激光工程 2019年第9期48卷 105-111页

作者：赵洪常汪之国国防科技大学前沿交叉学科学院

为了减小四频激光陀螺零漂的温度敏感性,对数学补偿模型和安装结构热设计进行了研究。通过高低温实验研究了四频激光陀螺零漂与温度的关系。第一次采用普通铜支架将四频激光陀螺固定在屏蔽盒内,由于两放电支路的温度变化不对称,温度变... 详细信息

为了减小四频激光陀螺零漂的温度敏感性,对数学补偿模型和安装结构热设计进行了研究。通过高低温实验研究了四频激光陀螺零漂与温度的关系。第一次采用普通铜支架将四频激光陀螺固定在屏蔽盒内,由于两放电支路的温度变化不对称,温度变化率是数学补偿模型的显著项。第二次设计了专用铜支架,使两放电支路的温度对称地变化,因而温度变化率在数学补偿模型中的重要性大大降低。改进支架之后,补偿后的零漂残差从0.018 Hz降低到0.01 Hz,即便采用温度多项式补偿模型也能达到0.012 Hz。这些结果表明:在设计四频激光陀螺系统时,安装结构热设计能够提高数学模型补偿的效果,温度补偿是提高四频激光陀螺的精度的有效方法,在-40~60°C温度范围内补偿后的百秒标准差达到0.013/((°)·h)。

关键词：四频差动激光陀螺零漂温度敏感性温度补偿热传递

热辐射条件下着装人体热传递及安全热暴露距离预测模型研究

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热辐射条件下着装人体热传递及安全热暴露距离预测模型研究

作者：徐娜东华大学

学位级别：硕士

火灾发生时,正确评价安全热暴露距离能提高消防员的作业安全性。当前,安全热暴露距离缺乏系统性研究,其定义、测评装置、评价方法等未有统一标准。数值模拟是评价安全热暴露距离的主要方法,但建立过程中往往简化服装与人体热传递的影响... 详细信息

火灾发生时,正确评价安全热暴露距离能提高消防员的作业安全性。当前,安全热暴露距离缺乏系统性研究,其定义、测评装置、评价方法等未有统一标准。数值模拟是评价安全热暴露距离的主要方法,但建立过程中往往简化服装与人体热传递的影响,现有研究多集中在火源因素与环境因素对安全热暴露距离影响的调查,对于服装及人体因素的研究较少。基于此,本课题从实验测试与模型预测两方面进行安全热暴露距离研究。提出了安全热暴露距离评价方法,初步分析安全热暴露距离的影响因素。在考虑服装与人体热传递的前提下,建立了安全热暴露距离预测模型,并探究火源因素、织物因素及衣下空气层厚度对安全热暴露距离的影响。具体研究内容及研究结论如下:(1)安全热暴露距离实验评价研究通过对测量结果进行误差分析验证结果的稳定性,以温度阈值为评价标准,提出安全热暴露距离的评价方法。基于上述方法,探究热源温度、织物组合对安全热暴露距离的影响,揭示热源距离与安全热暴露时间之间的关系。结果表明:热源温度与安全热暴露距离之间存在显著正相关关系,当热源温度由200℃增加至550℃时,三种单层织物下安全热暴露距离均扩大了1.23倍以上;九种织物组合因织物厚度、克重的不同,所对应安全热暴露距离不同,其中对应安全热暴露距离最小的是织物组合A6,最大的是织物OS1;随热源距离的增大,安全热暴露时间呈上升趋势,通过获取热源距离与安全热暴露时间之间的数学关系,为消防员确定安全热暴露时间提供理论支持。(2)安全热暴露距离预测模型的构建与验证借助固体火源模型及火源与人体之间的几何关系,建立火源到服装表面的辐射热传递模型;依靠多孔介质传热机理,构建服装内部传导-辐射耦合传热模型;通过衣下空气层热传递规律,建立衣下空气层传导-辐射耦合传热模型;借助Pennes生物传热模型模拟皮肤热传递过程,利用皮肤烧伤积分模型预测皮肤烧伤情况。以皮肤温度为指标,验证模型预测结果的有效性。结果表明,小尺度实验模拟环境及大规模火灾环境下的模型预测结果均是可接受的。小尺度实验模拟环境下,除热源距离为5 cm外,不存在和存在衣下空气层两种条件下,单层织物与多层织物所对应的实验值与预测值之间的平均百分比误差分别为2.10%、4.79%。在热源距离为5cm时,单层织物与多层织物组合在两种条件下对应的平均百分比误差较大,是因为热源距离较小导致热源与织物表面的对流传热增加,而模型构建过程中并未考虑对流传热。大规模火灾环境下,预测值与文献报道结果之间百分比误差处于4.17%～33.33%之间,主要是因为预测值与文献报道结果在评价安全热暴露距离时所采用的评价标准及设定的人体着装情况存在不同。(3)安全热暴露距离预测模型的参数化分析利用安全热暴露距离预测模型,改变模型参数,调查火源因素、织物因素及衣下空气层厚度对安全热暴露距离的影响。结果表明:火源温度、火源高/宽度及火源发射率与安全热暴露距离呈显著正相关,火源温度及火源高/宽度对安全热暴露距离的影响大于火源发射率;其次,织物辐射参数对安全热暴露距离的影响与热源距离有关,当热源距离较小时,织物透射率对安全热暴露距离的影响较大,反之,织物吸收率影响较大。当织物组合A1不同织物层厚度由0.40 mm增加至4.60 mm时,安全热暴露距离的下降量最小为13.27%,其中防水透汽层影响最大。就导热系数而言,当织物导热系数由0.04 W/(m K)增加至0.28 W/(m K)时,织物组合A1的防水透汽层及隔热层导热系数变化对安全热暴露距离的影响是外层织物的二倍。织物比热虽然对安全热暴露距离无显著影响,但对安全热暴露时间存在影响,其中隔热层比热影响最大;另外,衣下空气层厚度与安全热暴露距离之间存在显著负相关关系。本文提出了安全热暴露距离评价方法,在考虑服装与人体热传递的前提下,建立了消防员安全热暴露距离预测模型,揭示了消防员安全热暴露距离的影响机理,能够为热防护服的优化设计提供理论依据,对于提高消防员的作业安全性具有重要意义。

关键词：安全热暴露距离消防员数值模拟热传递热防护服

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机织结构材料的热传递与强热条件下的热防护

机织结构材料的热传递与强热条件下的热防护

作者：杨孟想中原工学院

学位级别：硕士

在高低温、热辐射和烈火场等强热物理场,要求服装具有隔热功能,热防护服装因其独特的隔热功能和广泛的应用前景而备受关注。然而,由于织物结构的复杂性和多变性,用物理实验描述热量在织物内的瞬态传递过程很困难,且热防护织物制备过程... 详细信息

在高低温、热辐射和烈火场等强热物理场,要求服装具有隔热功能,热防护服装因其独特的隔热功能和广泛的应用前景而备受关注。然而,由于织物结构的复杂性和多变性,用物理实验描述热量在织物内的瞬态传递过程很困难,且热防护织物制备过程中的许多测试都是在高温条件下进行的,这类测试无疑加大了开发成本,浪费了资源。因此,本课题通过有限元软件模拟不同机织结构材料的瞬态热传递过程,探究影响织物隔热防护性能的因素,并通过实验对模拟结果进行验证,其主要内容如下:(1)基于纱线真实交织结构,利用建模软件创建了不同厚度的6种模型织物(包括平纹、2/1～6/1斜纹)和20种不同堆叠顺序的双层机织物。(2)考虑织物传热的各向异性,在材料、线密度、经纬密相同的条件下,对织物进行瞬态热传递模拟,分析织物受热后的温升时变,探讨浮长、热源强度、厚度和堆叠顺序对织物热防护性能的影响。(3)通过观察机织物热传递物理过程,从隔热时间和隔热温度两个维度提出评价机织结构材料隔热防护性能的5大指标,即下表面初始升温的滞后时间、下表面温升速度、上下表面的稳定温度、上下表面的最大温差和稳定温差。(4)观察织物热传递的温度分布云图可知织物中浮长线长度会影响热量在织物中的传递规律。结果表明,热流沿纱线浮长传递,使织物表面纱线体温度升高,交织区域纱线升温较快,形成与浮长相关的上、下表面温度和温差。模拟结果表明6种组织的隔热性能由低到高为:平纹传递,强热条件下,单层织物不足以延缓热流的传递,隔热防护能力有限,需增加防护厚度或叠加其他材料以提高隔热能力。(6)在强热2.4 k W/m条件下,厚度一定时,6种织物组织的热防护性能由低到高为:平纹<2/1<3/1<4/1<5/1<6/1,满足织物浮长越大、交织点越少越有利于织物的热防护性能,多层织物模拟规律与单层织物一致;浮长一定时,随着织物厚度的增加,织物隔热防护能力逐渐增强,但是存在一个最优厚度,研究结果表明最优厚度为5层织物。(7)在强热2.4 k W/m条件下,当表组织/里组织结构相同,随着里组织/表组织浮长的增加,织物热防护性能逐渐增强,满足平纹<2/1<3/1<4/1<5/1<6/1,模拟规律与单层织物保持一致。说明叠加其它材料,也可以增强织物隔热防护性能。(8)基于RPP热防护性能测试实验验证了数值模拟结果的正确性和可靠性,研究结果为热防护服装隔热结构设计提供理论指导。

关键词：各向异性浮长厚度堆叠顺序热传递热防护数值模拟

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热传递法无创测量血液流速

仪器仪表学报 2006年第Z2期27卷 1178-1180页

作者：李俊峰唐飞徐效文王东生清华大学精密仪器与机械学系北京100084

介绍了一种利用人体皮肤和接触导体的热传递来无创测量局部皮肤组织血液流速的方法。该方法使用热量作为指示剂,利用血液是人体体内主要热传递媒介的特性,通过测量人体皮肤组织表面温度和接触导体的温度变化曲线,对获得的金属导体温度... 详细信息

介绍了一种利用人体皮肤和接触导体的热传递来无创测量局部皮肤组织血液流速的方法。该方法使用热量作为指示剂,利用血液是人体体内主要热传递媒介的特性,通过测量人体皮肤组织表面温度和接触导体的温度变化曲线,对获得的金属导体温度曲线进行归一化并求平均得到表征血液流速的数值。实验结果表明,该数值与血液流速具有很好的相关性,该装置实现了对人体皮肤组织的血液流速的快速测量,而且结构简单、方便实用。

关键词：热传递血液流速无创