基于出汗头的帽子热湿舒适性的测量研究

【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。