详细思路见文末名片
A题 保暖纤维的保暖能力 详细思路见文末名片
冬装最重要的作用是保暖，也就是阻挡温暖的人体与寒冷环境之间的热
量传递。人们在不同款式的棉衣中会填充保暖材料，从古已有之的棉花、羽绒
到近年来各种各样的人造纤维。不同的保暖纤维具有不同的保暖性能，比如
人们以往的经验表明，高品质的羽绒具有非常优秀的保暖性能，所以在极寒
地区生活的人们可以穿着不算特别厚重的羽绒服，也能够起到足够的御寒效
果。但是羽绒作为保暖填充材料也有缺点：成本高，无法耐湿，以及获取手段
可能对动物造成不人道的伤害。所以现在普遍认为人造的保暖纤维可能在今
后取得更大的市场前景。
我们专注于对人造保暖纤维的保暖能力进行建模。请你和你的团队建立
合理的数学模型以回答下列问题。
第一阶段问题：
1.
人们研究过一些指标来描述某种保暖材料的保暖能力。例如热导率、热
阻值、热导系数、
CLO
值（克罗值）等。在其中，有些指标主要依据基本
的传热学物理量来进行定义和推算，忽略了实际使用的环境因素。常用
的
CLO
值从定义上需要在穿着环境中对衣物进行实测，是一个比较完
善的指标。但也有两个问题：首先，对某种填充材料而言，不同的填充方
式、重量、厚度和压缩程度等因素都会影响实际成衣的保暖性能，所以原
本定义于成衣的
CLO
值并不能完整地反映某种填充材料的完整性能；
其次，在
CLO
值的定义中只考虑了某些特定的穿着环境，在运动、潮湿、
1
大风等特殊条件下，
CLO
值与体感可能会有可观的偏差。请针对衣物
内填充的保暖纤维建立一个合理的指标体系，较为全面地衡量某种保
暖纤维的保暖能力。
2.
考虑到成本低廉，加工方便，我们假设只使用涤纶作为保暖纤维的材料。
假设纤维的横截面都是圆形，每根纤维的平均长度和纤维的直径都是
已知的常数。请建立合理的数学模型，来研究这种保暖纤维的保暖能力
与纤维平均长度以及纤维直径的关系。
3.
在第
2
问的基础上，请根据你定义的指标，根据典型的棉花和羽绒的微
观结构（请自行寻找所需数据），来估测其保暖能力。