三种工况下裸体状态数值假人的热传递模拟

为了探索一种能够取代暖体假人现场实验的有效途径,建立数值气候室,利用计算流体动力学(CFD)的数值模拟方法,在送风温度为20℃、速度为0.05m/s工况下,对数值假人体表自然对流边界空气层的温度、速度场分布及热传递属性参数进行模拟,然后在送风温度为20℃、速度分别为0.15和0.50m/s工况下,对室内混合对流的温度场和速度场以及热传递属性参数进行模拟.研究表明模拟结果具备很高的可靠性.

大型客机座舱合理排数的数值模拟

由于计算资源的限制,设计座舱的气流组织采用全舱数值模拟的方法不够科学,确定合理的座舱环境模拟排数是获得气流组织真实信息的基础.为此,用经过验证的计算流体力学(CFD)方法对单通道座舱合理排数进行了数值模拟研究,包括空舱及满员两种情况;研究的座舱排数分别为1排、3排、5排、7排及9排,模拟工况为热天巡航,数值模型采用RNG k-ε模型.研究发现,对于空舱情况,由于复杂几何及边界条件对舱内气流的影响,至少需要5排座舱才能得到较合理的计算结果,7排及7排以上的座舱排数能得到准确的计算结果;满员情况下,由于人体热羽流对舱内气流流动起主导作用,故3排及以上的座舱排数能得到准确的计算结果.基于已确定的合理座舱排数,对半满员及满员两种情况下舱内的气流组织进行了对比分析.与满员情况下舱内气流组织呈对称分布不同,半满员情况下,每一排的气流都偏向人员多的一侧.

风速与风向对人体热交换影响的CFD仿真模拟

为了提升灾害环境中人体热损伤评估精度并保障应急救援人员的生命安全,首先将暖体假人进行三维激光扫描得到数值假人,并按照人体生理构造将其划分为20个区块,通过ICEM软件建立气候室,设置0°~180°的风向;然后通过FLUENT软件计算得到0.2~5.0 m/s风速时的人体显热换热量和辐射换热量,在此基础上求得对流换热量;最后将模拟结果与文献中数据进行对比验证,并分析不同风速与风向对人体热交换的影响。结果表明:提出的计算流体动力学(CFD)仿真模拟方法可有效模拟人体不同部位的换热量;风速的增加会促进人体与环境之间的热交换,当风速从0.2 m/s增加到5.0 m/s时,人体整体对流换热量从56 W/m^(2)增加到360 W/m^(2);人体表面局部部位之间对流换热量有明显的差异,其中四肢部位与环境之间的热交换受风速影响更为明显;风向对人体整体对流换热几乎没有影响,但躯干部位对流换热量受风向的影响较大;在非对称风向(45°、90°、135°)下,人体对流换热量呈现非对称式分布。本研究可为人员安全评估、极端环境下人体热反应建模、防护装备研发等提供基础数据。

工效学研究中应用的几种假人

在工效学研究中,通常需要进行大量的实验。有时出于健康和安全等方面的考虑,这些实验不宜直接用真人进行,因此,寻找作为替代物的假人显得非常必要。根据不同的实验目的,对替代物又提出了不同的要求,这就产生了各种类型的假人。假人的仿真程度越高,其造价也越昂贵,为了节省实验成本,人们利用计算机技术构建了人体模型,在电脑上进行模拟实验。文章对这些假人及其研究进展作了简要的介绍。