文章目录
- 题目
- 思路
- 源码+数据
题目
A题 高温作业专用服装设计
在高温环境下工作时，人们需要穿着专用服装以避免灼伤。专用服装通常由三层织物材料构成，记为I、II、III层，其中I层与外界环境接触，III层与皮肤之间还存在空隙，将此空隙记为IV层。
为设计专用服装，将体内温度控制在37ºC的假人放置在实验室的高温环境中，测量假人皮肤外侧的温度。为了降低研发成本、缩短研发周期，请你们利用数学模型来确定假人皮肤外侧的温度变化情况，并解决以下问题：
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专用服装材料的某些参数值由附件1给出，对环境温度为75ºC、II层厚度为6 mm、IV层厚度为5 mm、工作时间为90分钟的情形开展实验，测量得到假人皮肤外侧的温度（见附件2）。建立数学模型，计算温度分布，并生成温度分布的Excel文件（文件名为）。
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当环境温度为65ºC、IV层的厚度为5.5 mm时，确定II层的最优厚度，确保工作60分钟时，假人皮肤外侧温度不超过47ºC，且超过44ºC的时间不超过5分钟。
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当环境温度为80 时，确定II层和IV层的最优厚度，确保工作30分钟时，假人皮肤外侧温度不超过47ºC，且超过44ºC的时间不超过5分钟。
思路
首先，我们需要明确高温作业服的优化设计目标，一般包括提高舒适度、降低热传递、增强防护等方面。然后，针对具体问题进行解题思路如下：
1. 问题一：高温作业服的材料选择问题。
解题思路：在选择高温作业服的材料时，需要考虑其导热性能、透气性能、防火性能等因素。可以通过以下步骤进行优化设计：
- 研究不同材料的导热系数和热容量，选择导热性能低、热容量小的材料，减少热传递。
- 考虑材料的透气性能，选择透气性好的材料，保持良好的空气流通，增加舒适度。
- 考虑材料的防火性能，选择具有一定阻燃性能的材料，提高防护性能。
2. 问题二：高温作业服的结构设计问题。
解题思路：在高温作业服的结构设计中，可以考虑以下方面进行优化：
- 设计通风口和排汗孔，增加空气流通，提高散热效果。
- 采用分层结构设计，将内外层隔离开，减少热传递。
- 根据不同部位的热传递情况，采用不同的材料和结构设计，提高局部的防护性能。
3. 问题三：高温作业服的人体工程学问题。
解题思路：在高温作业服的人体工程学设计中，可以考虑以下方面进行优化：
- 根据人体的生理特点和运动规律，设计合理的服装剪裁和尺寸，提高穿着舒适度。
- 考虑人体不同部位的热敏感性，设计合适的通风口和散热装置，提高散热效果。
- 通过人体试穿和实验数据分析，不断优化设计，逐步提高高温作业服的舒适度和防护性能。
源码+数据
基于Matlab求解高教社杯全国大学生数学建模竞赛(CUMCM2018A题)——高温作业服的优化设计（源码+数据）：