多尺度下三維人體服裝熱濕傳遞仿真模型

《多尺度下三維人體服裝熱濕傳遞仿真模型》是依託華南師範大學，由徐清振擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：多尺度下三維人體服裝熱濕傳遞仿真模型
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：徐清振
• 依託單位：華南師範大學

項目摘要

人體服裝熱濕仿真研究的目標是建立包括紡織品內部的熱量和質量的物理傳輸模型以及人體在著裝下的熱濕生理調節模型，並利用計算機進行仿真計算。三維織物熱濕仿真模型能更好的表示出三維人體-服裝的真實感仿真性能，因此，成為國內外研究的熱點和重點。然而，在三維織物熱濕傳輸模型建立和仿真過程中，模型的完善、仿真計算以及參數設定等方面，都有很多問題尚待解決。本項目針對三維人體-服裝熱濕仿真研究中三維人體模型構造複雜和不適合多元化個體特點的問題進行研究，提出了簡潔高效的三維人體構造方法；同時，提出了基於幾何平衡的人體-服裝熱濕仿真模型，將服裝的物理特性、受力狀態、熱濕狀態和各種外載荷約束條件耦合到服裝整體受力平衡和熱濕傳遞平衡模型方程中，在數值求解過程中利用時間域上的有限差分方法來逼近所建立的熱濕傳遞模型方程的數值解，得到更好的計算效率。該研究具有理論研究意義和實際套用價值。

結題摘要

隨著科技的發展與人們對服裝穿著舒適及功能性的不斷追求，對於解釋和理 解著裝人體在熱環境下生理現狀的套用需求變得十分迫切，而與之密切相關的三維人體服裝熱濕傳輸仿真受到了國內外眾多科研人員的關注。三維人體服裝熱濕傳輸仿真是利用計算機仿真技術對人體-服裝-環境這三個因素的熱濕動態互動構成的多耦合系統進行仿真計算，其中，服裝的多種熱濕傳輸現象、人體生理結構及熱濕調節機理的多耦合特性等使得三維服裝熱濕的研究極為複雜，不僅需要紮實的數據建模、計算機仿真基礎，還需要融合了紡織材料學、物理學、醫學及運動生理學等領域的相關知識。三維服裝熱濕傳輸模型能夠有效、真實的反應出人體-服裝-環境下的綜合特性（服裝熱濕舒適特性，人體熱生理特性等），並廣泛套用於體育健身、智慧型穿戴、醫療護理以及功能服裝輔助設計等領域。近年來，由於三維服裝熱濕模型建模真實性、準確性等多方面要求的提出，如何構建服裝熱濕熱濕模型以滿足特定人體-服裝-環境下的套用需求，以及有效地處理和利用熱濕仿真模型數據進行人體-服裝-環境下的綜合特性分析成為當前的迫切任務。 本項目針對當前三維服裝熱濕傳輸仿真中的相關問題進行研究，主要工作包括：第一，重點分析了非均勻分布的三維人體幾何結構與人體熱生理調節機制對人體熱濕性能的影響，建立了Grassmann空間下的人體熱濕傳輸模型；第二，分析了服裝熱濕傳輸機制，尤其是服裝熱輻射傳輸機制，建立了集成的三維服裝熱濕傳輸模型，並將建立的三維服裝熱濕傳輸模型與人體熱濕傳輸模型相結合，構成完整的著裝人體熱濕傳輸模型；第三，通過對日常運動中著裝人體在服裝-人體-環境下的綜合屬性的分析，提出了人體熱生理舒適度評估方法以及熱濕生理量化方法，實現了著裝人體熱濕體徵變數的定量和定性分析，滿足人們對於不同環境和活動級別下的熱濕生理的理解和預測；最後，將理論模型套用於具體問題中，構建了基於三維服裝熱濕傳輸模型的套用平台，對個性化人體熱環境下的綜合指標進行了分析處理和預測。