高温热辐射环境下降温服对消防人员生理及感知响应的影响

为降低消防员热应激水平、验证降温服的有效性,该文在35℃和2.5 kW/m^(2)高温热辐射复合环境下开展人体热生理实验,同时采用主观问卷调查的方式,探究降温服对人体生理及主观感知响应的影响,分析降温服在缓解热应激从而提高消防人员热舒适性方面的有效性,并运用生理应变指数(PSI)和感知应变指数(PeSI)开展实验工况下人体热应激评估。结果表明:降温服明显减小了受试者的核心温度、皮肤温度、心率及出汗速率,有效缓解了人体生理负荷,降低了人体热应激水平,且在高运动强度(7.0 km/h)下效果更明显;降温服有效改善了受试者的热舒适性,在实验的第90 min时降温服使PSI值最大降低0.77,PeSI值最大降低4.89(约32%)。

短时热辐射对人体生理与认知能力的影响研究

高温热辐射是冶金、陶瓷、机械热加工等行业常见的职业危害,其对人的认知能力的影响规律,以及认知能力变化所伴随的生理心理机制尚不明确。以在校大学生为试验对象,搭建了局部高温热辐射试验平台,测试了5种热辐射工况(100℃、150℃、200℃、250℃、300℃)下,人体生理、心理及认知能力的变化规律,分析了认知能力变化所伴随的生理心理现象,探讨了高温热辐射引起人的认知能力变化的生理心理机制。结果表明:短时高温热辐射暴露下,人体生理、心理不适随辐射温度升高而加剧;认知测试速度随辐射温度升高而升高;认知测试正确率先升高而后降低,拐点为200~250℃。

二维非均匀介质内辐射与瞬态导热耦合传热分析

充分利用间断谱元法对非规则区域良好适应性、数值稳定、局部高阶收敛性等优点,开展了二维非均匀介质内辐射与瞬态导热耦合传热分析。在求解过程中,将空间计算域离散为多个不重合的单元,并在单元内采用高阶谱节点进行离散。对于非均匀介质内离散坐标形式的辐射传递方程,根据离散角度上的辐射能传递方向,确定单元间的上下游关系,并采用迎风格式来实现单元间辐射信息的有效传递;对于瞬态能量守恒方程,采用全隐格式进行瞬态项离散。通过多组非均匀介质内辐射与瞬态导热耦合传热算例,发现了间断谱元法具有随单元数增加的线性收敛特性,以及随单元内节点数增加的指数收敛特性;通过与文献中结果对比,发现最大相对误差均小于1%,验证了间断谱元法的正确性和有效性;随着辐射与导热耦合参数的增加,导热在耦合传热所占比重会加大,非均匀介质带来的温度场非均匀性会减弱,达到稳态的时间变长。

配置点谱方法求解非均匀介质内辐射传热问题

发动机内的燃气等高温介质随着组分和浓度的变化,会引起折射率在空间上的非均匀分布,导致辐射能束沿着曲线传播,其相应的辐射传热过程也更为复杂。为了避免射线追踪方法的复杂计算、提高计算效率,提出了配置点谱方法求解二维非均匀介质内辐射传热问题。在求解过程中,角向采用离散坐标法处理,空间采用配置点谱方法处理。通过将三种非均匀介质内辐射传热问题的配置点谱方法结果与文献结果进行对比分析,发现配置点谱方法可以在较少的节点数下,获得准确、有效的计算结果。并且,采用配置点谱方法求解三种算例的计算时间消耗较少,均在20min以内。这将为进一步开展发动机复杂结构内高温燃气辐射快速仿真提供基础。

钻井平台井口泄漏天然气燃烧危险性分析

以某平台井口天然气泄漏为例,建立数值模型,分析泄漏可燃气云燃烧发展过程及高温、热辐射危险性,定量评价可燃气体泄漏引起的火灾危险性,为作业现场火灾灾害防控、逃生路线、救生设备布置等提供参考。结果表明:(1)井口天然气泄漏形成的可燃气云主要分布在井口上方井架附近,形成较大范围的气云;(2)可燃气云被点燃后短时间内即形成稳定喷射火,并释放高温和热辐射;(3)燃烧高温和热辐射将对平台结构和作业人员造成伤害,井口附近19.88 m半径范围内钢结构短时间内失去承载能力,半径48 m内作业人员将受到伤害。

迎风间断谱元法分析非均匀介质内热辐射

非均匀介质内热辐射与均匀介质内热辐射相比存在差异,辐射传递方程也将变得复杂难以求解。在本工作中,以高效、快速获取多维非均匀介质内热辐射强度为目的,发展了迎风间断谱元法求解辐射传递方程。通过与文献结果对比,证明了该方法在求解非均匀介质内热辐射问题的可行性。此外,在求解过程中采用逐单元计算方案。与传统整体求解域组装方案相比,计算效率大大提升。对于光学厚度较小的算例,迎风间断谱元法与文献中基准解对比吻合较好,不存在数值振荡现象。此外,通过多组非均匀介质内辐射热平衡和辐射非热平衡算例,验证了该方法的准确性和有效性,并进一步分析了变折射率对热辐射的影响规律。

New Colorimetric Pyrometer with Optical Fiber Link

Based on the concept of thermo-radiation theory,the principle of non-contact temperature measurement with optical fiber is introduced.The new pyrometer operates on the basis of two-way temperature signal division calculation via microcomputer signal processing system.Its design method and smart construction of the electro-optical system possess such advantages as high measurement accuracy,freedom from electric interference and other perturbations as well as flexible applications.The indication scale of the measured temperature and experiment results are given in this paper.

基于暖体假人的消防员降温背心热传递及降温性能分析

为降低消防员热应激水平,该文开展降温背心综合性能评价,研究降温背心传热规律以及高温辐射环境、不同劳动强度对降温背心性能的影响。通过环境舱和暖体假人系统评估3个型号的消防员降温背心的降温性能,分别在不同温度(35、40和45℃)、不同定向热辐射(1.5和2.5 kW/m^(2))和不同劳动强度(低、中等和高)下开展实验。实验结果表明:降温背心可以有效降低消防服内部微环境温度,在200 min后消防服内外层温差仍有6.6℃,辐射直射部位中降温背心对腹部冷却作用最明显;3个型号的降温背心均有不同程度的降温效果,其中降温背心1的降温性能最佳,散热降温功率为4.097 W,散热降温时间超过2 h,降温背心3的降温性能相对最差,散热降温功率为0.753 W,散热降温时间为90 min;随着劳动强度的增大,降温背心的冷却效果下降,其中假人腹部在劳动强度65、110和165 W/m^(2)时温度变化曲线线性拟合直线斜率分别为0.1068、0.2734和0.5086;降温背心的降温性能随环境温度升高而衰减,在环境温度45℃时,假人胸部、肩部、腹部和背部的温度上升梯度与35℃时相比分别增大50.0%、40.6%、60.0%和50.0%;定向热辐射对降温背心的降温性能影响明显,2.5 kW/m^(2)时假人胸部位置仅7 min温度就达到35.69℃。