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基于出汗头的帽子热湿舒适性的测量研究

作　者: 常维娜
导　师: 陈益松
学　校: 东华大学
专　业: 服装设计与工程
关键词: 热湿舒适性出汗头覆盖面积固有热湿阻相对总热湿阻
分类号: TS941.17
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

服装舒适性的研究具有重要的社会意义和经济意义。服装热湿舒适性是描述人体和环境热交换的重要指标,也是舒适性研究的重点。正确估计和评价服装的热舒适性指标对于服装的使用者和设计者非常重要。因此,国内外许多研究学者一直都致力于服装热湿舒适性测试仪器的研究。暖体假人作为模拟人体与环境之间热湿交换的仪器设备,用来评定服装是现在大多数学者比较认可的方式。假人的发展经历了从干态到出汗的过程。出汗方式也从被动出汗发展到主动出汗。近年来国内外学者还研制了暖体假头、假手、假脚等,主要用于头盔或头饰、手套、鞋的评价和指导产品开发。东华大学研究生李盼研制了世界上独一无二的能测试帽子热湿性能的出汗模拟头装置。她按照头部面积的尺寸设计出汗头的大体尺寸,应用最新的被动式出汗原理搭建出汗系统,把虚拟仪器的设置与帽子的热(湿)阻测试相结合,成功评价了不同帽子的热湿阻性能。本论文主要是在李盼研制的出汗头的基础上,改进了出汗头的测试系统,完善了"Walter"假人关于头部数据的欠缺。首次提出了服装的相对总热(湿)阻和固有热(湿)阻的概念,可以为服装热湿阻的测量提供更精确的算法,推进服装热湿舒适性的研究进程。本论文的主要工作内容和结论为：1.本论文根据出汗头温度分布不均匀,平衡时间较长的问题,将铜质头壳改装成三个独立水泵。使整个头内水参加循环,头部温度分步较均匀。经过出汗头的传感器数据记录以及使用红外热像仪图像得出改装后的出汗头温度分布均匀,上下温差由4度降到1度以内。同时本次实验在原来基础上进行了软件程序部分的调试修改,系统采样周期的调整,PID参数的再次整定,力求缩短实验周期。采用凑试法,将PID调整到Kp=8,Ti=3,Td=0.01,节省了一半的平衡时间。通过实验验证与数据分析,证明实验仪器重复性好、稳定性好,并且测量得出的结果符合一般的理论。2.在以往的热湿评价体系在中,只是使用假人的整个体表面积S来计算相对总热湿阻,并没有考虑到覆盖面积的大小对服装热湿阻测量的影响。本论文根据热湿平衡原理,推算出排除覆盖面积影响的帽子固有热湿阻的算法。对今后的假人的精确测量研究提供了一种思路。3.针对固有热湿阻的提出,设计制作了3种厚度,4种款式,共计12个帽子试样,进行实验。通过计算,得到了帽子的固有热湿阻。通过数据分析,得出固有热阻与覆盖率之间存在着明显的正相关。固有湿阻没有得到其与覆盖率有何关系。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-22
  1.1 引言  11-19
    1.1.1 服装热湿舒适性研究背景  11-13
    1.1.2 织物热湿性能测试仪的研究与发展综述  13-15
    1.1.3 暖体假人系统的研究与发展综述  15-16
    1.1.4 出汗假人模拟皮肤的发展综述  16-18
    1.1.5 服饰配件的热湿舒适性研究综述  18-19
  1.2 论文研究线路  19-20
  1.3 论文研究的意义  20
  1.4 本论文工作及研究的主要内容  20-21
    1.4.1 基于出汗头的热湿阻算法研究  20
    1.4.2 模拟出汗头装置的改进  20
    1.4.3 模拟出汗头控制系统的改进  20-21
    1.4.4 预备试验  21
    1.4.5 基于出汗头的局部算法实验  21
    1.4.6 不足点和展望  21
  1.5 本章小结  21-22
第2章出汗模拟头的测量算法研究  22-38
  2.1 出汗模拟头测量算法的基础理论  22-28
    2.1.1 服装热湿传递理论  22-28
      2.1.1.1 热湿平衡原理  22
      2.1.1.2 服装热湿传递机理  22-26
      2.1.1.3 服装热湿传递评价指标  26-28
  2.2 出汗头的测量算法研究  28-36
    2.2.1 主动式出汗原理与传统假人"两步法"的测量算法  30-31
    2.2.2 Walter"假人被动式出汗原理和"一步法"测量湿阻  31-33
    2.2.3 排除覆盖率影响的算法研究  33-36
      2.2.3.1 服装的人体表面覆盖率  33
      2.2.3.2 固有热阻的提出  33-35
      2.2.3.4 固有热阻的算法探讨  35-36
  2.3 本章小结  36-38
第3章出汗头系统的改进设计  38-44
  3.1 出汗头的原型概况  38-41
    3.1.1 出汗头的外形  38-39
    3.1.2 供水系统  39
    3.1.3 模拟皮肤  39-40
    3.1.4 加热均衡装置  40
    3.1.5 出汗头测量和控制的平台  40
    3.1.6 出汗头系统的特点和功能  40-41
    3.1.7 出汗头系统的测试过程  41
  3.2 原出汗头系统的问题  41
    3.2.1 温度分步不均匀  41
    3.2.2 平衡时间长  41
  3.3 出汗头装置的改进  41-43
    3.3.1 出汗头的硬件装置改进  41-42
    3.3.2 出汗头的软件的改进  42-43
  3.4 本章小结  43-44
第4章出汗头的预备实验  44-52
  4.1 实验仪器的稳定性分析  44-49
    4.1.1 误差计算方法  44-49
      4.1.1.1 传感器的标定与误差分析  46-48
      4.1.1.2 出汗量水柱下降的精确度测量  48-49
  4.2 实验的改进效果验证  49-50
    4.2.1 出汗头表面温度分析  49-50
  4.3 吹风实验  50
    4.3.1 实验设计  50
    4.3.2 实验结果  50
  4.4 本章小结  50-52
第5章帽子固有热阻的实验测量与分析  52-73
  5.1 实验准备  52-54
    5.1.1 试样的设计与制作  52-54
    5.1.2 辅助实验器材  54
  5.2 实验的操作  54-55
    5.2.1 实验的参数设定  54-55
    5.2.2 实验操作步骤  55
  5.3 实验数据处理  55-61
    5.3.1 透湿速率  55-56
    5.3.2 散热量  56-58
      5.3.2.1 总散热量  56-57
      5.3.2.2 蒸发散热量和干散热量  57-58
    5.3.4 湿阻和热阻  58-61
      5.3.4.1 湿阻  58-59
      5.3.4.2 热阻  59-61
  5.4 实验结果分析  61-71
    5.4.1 分析方法简述  61-62
      5.4.1.1 相关分析  61
      5.4.1.2 回归分析  61-62
    5.4.2 透湿速率分析  62-63
    5.4.3 散热量分析  63-65
      5.4.3.1 总散热量分析  63-64
      5.4.3.2 蒸发散热量和干散热量  64-65
    5.4.4 透湿量与覆盖率的关系分析  65-66
    5.4.5 湿阻和热阻  66-71
      5.4.5.1 湿阻分析  66-67
      5.4.5.2 出汗量与湿阻的回归分析  67
      5.4.5.3 覆盖率与湿阻的回归分析  67-69
      5.4.5.4 热阻分析  69
      5.4.5.5 覆盖率与热阻的回归分析  69-71
  5.5 实验结论  71-72
  5.6 本章小结  72-73
第6章结论与展望  73-75
  6.1 本论文的主要结论  73-74
  6.2 本研究存在的问题  74
  6.3 展望  74-75
参考文献  75-78
附录  78-87
致谢  87

基于出汗头的帽子热湿舒适性的测量研究

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