автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.04, диссертация на тему:Усовершенствованная технология проектирования теплозащитной одежды на основе уточненных моделей теплообмена

кандидата технических наук
Кудрявцев, Виталий Игоревич
город
Новочеркасск
год
2004
специальность ВАК РФ
05.19.04
Диссертация по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности на тему «Усовершенствованная технология проектирования теплозащитной одежды на основе уточненных моделей теплообмена»

Автореферат диссертации по теме "Усовершенствованная технология проектирования теплозащитной одежды на основе уточненных моделей теплообмена"

Направахрукописи

Кудрявцев Виталий Игоревич

УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕПЛОЗАЩИТНОЙ ОДЕЖДЫ НА ОСНОВЕ УТОЧНЁННЫХ МОДЕЛЕЙ ТЕПЛООБМЕНА

Специальность: 05.19.04 - Технология швейных изделий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новочеркасск -2004

Работа выполнена на кафедре «Моделирование, конструирование и дизайн» Южно-Российского государственного университета экономики и сервиса.

Научный руководитель: Научный консультант:

- доктор технических наук, профессор Бахвалов Юрий Алексеевич,

- кандидат технических наук, доцент Черунова Ирина Викторовна.

Официальные оппоненты: -доктор технических наук, профессор

Жаворонков Александр Иванович

-кандидат технических наук, доцент Конопальцева Надежда Михайловна

Ведущее предприятие

ООО «БВН Инжениринг»

Защита состоится

2004 г. в

час. на заседа-

нии диссертационного совета Д 212.144.01 при Московском государственном университете дизайна и технологий по адресу: 115198, Москва, ул. Садовническая, 33.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета дизайна и технологии.

Автореферат разослан

<А> 09

2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор

Жихарев А.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Разработка и изготовление средств индивидуальной защиты, среди которых значительное место занимает теплозащитная одежда, весьма дорого. Их испытания в реальных условиях подчас требуют много ресурсов и сопряжены с риском для жизни испытателей. Поэтому математическое моделирование системы «человек - одежда — окружающая среда» (Ч-О-ОС), — эффективный инструмент, позволяющий повысить уровень надежности проектируемых изделий и сократить число натурных экспериментов.

Существующие математические модели системы «Ч-О-ОС» решают фундаментальные научно-исследовательские задачи и практически никак не связаны с задачами инженерного проектирования одежды. С другой стороны, современные системы автоматизированного проектирования (САПР) одежды в качестве исходных параметров используют различные размерные признаки человека и коэффициенты, которые характеризуют параметры одежды и ее посадки на фигуре человека. Эти коэффициенты в настоящее время задаются инженером - конструктором на основании обобщенных унифицированных данных, своего опыта, интуиции и субъективного восприятия задачи проектирования.

Средство индивидуальной защиты от холода может содержать нагревательные элементы, а для защиты от тепла - соответственно охлаждающие элементы. Введение этих элементов существенно влияет на теплосодержание человека в целом и на топографию тепловых потоков. Задача последующего конструирования одежды с применением таких элементов должна учитывать их влияние на топографию тепловых потоков и эргономику человека.

Разработка математических моделей системы «Ч-О-ОС», позволяющих создать алгоритмы расчета исходных параметров для САПР средств индивидуальной защиты человека, является актуальной задачей.

Целью настоящей работы является обеспечение работоспособного состояния человека в условиях холода путём развития технологии САПР теплозащитной одежды с помощью математического моделирования систем «Ч-О-ОС».

Задачи работы:

- разработать методические средства для оптимизации расчетов при проектировании средств индивидуальной зашиты в системе «Ч-О-ОС» для САПР одежды при различных термофизиологических диапазонах применения;

- разработать математическую модель «Ч-О-ОС» на основе оптимизационного геометрического представления тела человека для проектирования теплозащитной одежды, которая позволит формализованными методами получать исходные данные для САПР теплозащитной одежды;

- разработать методы оптимизации процесса конструирования одежды, содержащей дополнительные нагревательные или охлаждающие элементы с использованием математического моделирования системы «Ч-О-ОС» на имитационном геометрическом представлении тела человека для;

- разработать методику расчета параметров для САПР теплозащитной одежды на базе единой методики конструирования одежды СЭВ и программное обеспечение для ее реализации в автоматизированном режиме;

- осуществить экспериментальную проверку полученных теоретических решений и провести анализ полученных результатов моделирования.

Методы исследования. Поставленные теоретические задачи решены методами статистики, планирования эксперимента, аналитической геометрии, математического анализа, линейной алгебры, численными методами оптимизации. При построении геометрических моделей и моделировании использовались численные методы интерполирования, дифференцирования, интегрирования систем дифференциальных уравнений, решения систем линейных и нелинейных уравнении, метод конечных элементов, а также геометрические модели, аппроксимирующие тело человека.

Научная новизна полученных результатов состоит:

- в разработке формализованных методов расчета исходных параметров для систем автоматизированного проектирования одежды (САПР).

- построении оптимизационной модели «Ч-О-ОС», позволяющей определять оптимальное распределение нормированного утепляющего слоя одежды по участкам тела человека для условий пониженных температур в воздушной среде;

- в построении имитационной математической модели туловища человека в одежде, учитывающей несимметричность расположения теплотворных органов человека и позволяющей прогнозировать расположение и мощность дополнительных нагревательных или охладительных элементов в специальных средствах защиты человека;

Практическая значимость заключается:

- в создании программы расчета исходных параметров для проектирования теплозащитной одежды, интегрированной в САПР одежды Novo-cut, которая позволила автоматизировать процесс проектирования модельного ряда одежды для широкого диапазона отрицательных температур;

- в создании программного обеспечения измерительно - расчетного комплекса «ИРК - 5» для определения теплозащиты одежды и динамического теплового состояния человека. Задача решена в процессе выполнения работ по гранту Г00-10.4-24-51 «Разработка и исследование способа контроля проверки и оценки уровня соответствия заданным требованиям специальной одежды и снаряжения для защиты человека от воздействия климатических и производственных факторов».

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на следующих конференциях:

- «Моделирование. Теория, методы и средства» (Новочеркасск,

2001);

- «Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах» (Новочеркасск, 2001);

- «Современная техника и технологии в медицине, биологии и экологии» (Новочеркасск, 2002);

- «Моделирование. Теория, методы и средства» (Новочеркасск,

2002).

- «Интеллектуальные электромеханические устройства, системы и комплексы» (Новочеркасск, 2000);

Реализация результатов. Программа расчета исходных параметров для проектирования теплозащитной одежды внедрена в ООО «БВН Инже-ниринг» (г.Новочеркасск, Ростовской обл.), которая повысила производительность работы конструктора при проектировании одежды для защиты от холода. Измерительно - расчетный комплекс «ИРК - 5» внедрён в учебный процесс Южно Российского государственного университета экономики и сервиса (ЮРГУЭС г. Шахты) и Ростовского института сервиса ЮРГУЭС (г.Ростов-на-Дону)

Публикации. По результатам теоретических и практических исследований, вошедших в диссертационную работу, опубликованы 8 печатных работ объёмом 1,9 п.л. Программа моделирования и расчета оптимального распределения утеплителя и конструкторских прибавок для САПР зарегистрирована в РОСПАТЕНТе.

На защиту выносятся:

- модель и алгоритм решения задачи оптимального распределения толщины утеплителя по туловищу человека с учетом ограничения количества утеплителя и стационарным температурным режимом внешней среды и человека;

- методика расчета теплового состояния человека и температурного поля на имитационной модели системы «Ч-О-ОС» с учетом расположения внутренних теплотворных органов;- методика расчета прибавки на свободное облегание конструкции

применительно к САПР одежды на базе САПР «Коуо-сиЬ»;

- программные продукты и программно-аппаратный комплекс, обеспечивающие конструктора исходными параметрами для проектирования одежды и испытаний полученных образцов одежды для защиты от холода.

Структура и объём. Диссертационная работа изложена на 151 странице машинописного текста, состоит из введения и 4 глав, 28 таблиц, 58 рисунков, библиографического списка, насчитывающего 124 наименования и приложений на 35 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, изложены цели и задачи исследования, определяются новизна и практическая значимость работы.

В первой главе рассмотрены факторы окружающей среды, влияющие на тепловой баланс человека. (рис.1).

Рис. 1. Система взаимосвязи компонентов организма человека в условиях окружающей среды

Рассмотрены существующие методики проектирования теплозащитной одежды. Проведён сравнительный анализ существующих САПР одежды. Определены необходимые параметры для САПР, подлежащие формальному определению методами математического моделирования.

Анализ работ исследователей Столвийк Дж., Кросби Р., Бартона А., Цивиной Т.А., Жаворонкова А.И., Бринк И.Ю и других показал, что дальнейшее совершенствование предложенных ими математических моделей, в соответствии с целью настоящей работы, должно идти в направлении уточнения геометрической модели тела человека для оптимизационных моделей, учета расположения внутренних теплотворных органов для имитационных моделей.

До настоящего времени результаты оптимизированного и имитационного математического моделирования не сопоставлялись. Они могут быть сопоставлены при построении математических моделей для диапазо-

на температур от -50 до 0°С, при котором не применяются охлаждающие и нагревающие элементы.

Выделены диапазоны температур, для которых необходимо создавать специальную теплозащитную одежду (рис.2).

Оптимизационные модели

Рис. 2. Диапазоны температур для проектирования специальной одежды

Построение единой методологии применения оптимизационного и имитационного моделирования к одному базовому объекту позволит повысить эффективность расчета расположения и мощности нагревающих и охлаждающих элементов при проектировании одежды для более широкого термофизиологического диапазона применения.

В силу термостатичности человека, для целей совершенствования САПР одежды достаточно рассматривать статическую модель системы «Ч-О-ОС». Основной задачей работы является построение математической модели «Ч-О-ОС», результаты которой могут непосредственно использоваться для САПР одежды.

Вторая глава посвящена расчету оптимальных параметров толщины теплозащитных слоев одежды на основе оптимизационной математической модели «Ч-О-ОС» (модель, в основе которой оптимизированное геометрическое представление тела человека). В известных геометрических моделях тела человека туловище представлялось в виде цилиндра с образующей сечение окружностью. Представление туловища человека в виде цилиндра с образующими сечение эллипсом или овалом в большей мере соответствует антропометрии человека. Для оптимизационного моделирования целесообразно использовать модель с «овальным» сечением туловища, так как это сводит последующие решения к осесимметричным. Овал строится методом перпендикуляров и состоит из совокупности дуг окружностей разного радиуса.

Для имитационного моделирования (геометрическая модель имитирует туловище человека и внутренние теплотворные органы) целесообразно эллиптическое представление образующей сечение туловища, так как

это позволяет удовлетворить требование непрерывности граничных условий.

В качестве базовой геометрической модели принята модель Сто-лвийка, в которой туловище человека представлено цилиндром с образующей сечение окружностью радиусом г. Далее были рассчитаны «овальное» сечение для оптимизационной и «эллиптическое» для имитационной моделей. Полученные образующие сечений по периметру равны 2nr, что позволяет взаимно заменять классическое представление модели тела человека на геометрическую модель адекватную антропометрически форме тела человека. На рис.3 представлена геометрическая модель тела человека для оптимизационной модели.

Расчет средневзвешенной толщины одежды (5ср, м) и общего объёма утеплителя необходимого для защиты человека от низких температурных воздействий велись по методике Р.Ф. Афанасьевой, уточненной И.Ю. Бринком для математического моделирования систем «Ч-О-ОС».

Для цилиндрических участков модели тела человека уравнение количества тепла q, равно:

(1)

где

порядковому но

меру цилиндрических частей тела; »1 — площадь поверхности 1 — го участка модели, м2; п - радиус 1 - го участка модели, м; а - коэффициент теплопередачи от поверхности теплоизолирующего слоя в окружающую среду, Вт/(м20С); 1, - температура поверхности соответствующих участков тела человека, *С; 1, - температура окружающего воздуха, 'С; 8( - толщина пакете- го участка модели, м; Хр - средняя теплопроводность пакета, Вт/(м 'С).

Доля количества тепла с головы не превышает 5,3 % величины всего количества тепла с поверхности тела человека. Поэтому голова была исключена из модельного представления в данной задаче.

В выражениях (2) представлено суммарное количество тепла с поверхностей овального цилиндра туловища спереди и сзади.

где 1=2-4, аЬ.аЬ - длины дуг, описывающих овальный 1-й цилиндр спереди и сзади, м; Ь| - высота 1-го цилиндра, м; ^Дй - температуры на поверхности ¡-го овального цилиндра спереди и сзади, °С; г,|, г,2 - радиусы дуг составляющих овальный ьй цилиндр, м; 5,2- толщины пакета утеплителя спереди и сзади на ьм овальном цилиндре, м.

Оптимизационная математическая модель «Ч-О-ОС» включает: минимизацию критерия оптимальности - уравнение всего количества тепла с поверхности модели, Q:

Q +<7,2)+Х<7,-(3)

для выбора оптимального сочетания толщин пакета на отдельных участках при ограничении на объем пакета (V, м3) (4):

11Ж2 + 2г'Л)* + + 2г,259 )ж а/2Л,) + Щ (д,2 + 2гД )лЛ = V ,(4)

Определение минимума выполняется методом множителей Лагранжа для нахождения точек условного экстремума функции Q, (3). Функция Лагранжа имеет вид:

¿ = 0+к(У-1 ¿(Ц,2+) X о/Д +(5/ +2 +2гД)лЩ5)

где к - множитель Лагранжа.

Задача отыскания экстремума сводится к решению системы нелинейных уравнений относительно неизвестных 5Ц, 1=2,1,]= 1,2:

Решение системы проведено методом Ньютона. Матрица вторых производных положительно определена, то есть найденный экстремум является минимумом. Установлено, что при расчете толщины пакета на уча-

стках туловища различной кривизны отличия составляют не более 1%. В технических расчетах этим можно пренебречь.

На рис.4 представлен график толщин пакета для участков тела рука, бедро, голень, туловище в зависимости от средней толщины (8ср), рассчитанный для исходных данных (tB=-50°C, Хр=0,034 Вт/(м°С). Полученные распределения толщин зависят от определённых условий, но позволяют аналитически определить приближенное решение без выполнения дополнительных расчетов. Среднее число итераций при расчете с начальным приближением в виде средневзвешенного значения толщин не превышает 7 шагов.

О 060

* 0 055 |

| 0 050

9 0 045 i

ь 0 040

с 0 0» 2

5 оозо

I 0 025

0 070-----------г

0020 0 025 0 030 0 035 0 040 0 045 0 050 0 055 ^ Туло.«ш« Ср«дм«имияимм TonuyiH« м

Рис.4. Зависимости толщин на участках модели от средневзвешенной толщины Третья глава посвящена разработке методики точного расчета распределения температур внутри туловища человека и слоев одежды, заданных на оптимизационной геометрической модели. Для этого разработана имитационная математическая модель, учитывающая несимметричное расположение теплотворных органов внутри туловища человека. Подтверждение результатов оптимизационного моделирования в области туловища имитационным моделированием и экспериментально позволит использовать первую для быстрого, эффективного получения данных, необходимых для последующего инженерного проектирования одежды в диапазоне температур от - 50 до 0°С.

При построении геометрической модели туловища были учтены и рассчитаны доли тепла производимого в основных теплотворных органах. Все внутренние пространство человека было разделено на слои: ядро (внутренние теплотворные органы), мышцы туловища, жир, кожа. Каждому слою и каждому органу были ассоциированы свои теплофизические характеристики. Тепловое влияние органов друг на друга было реализовано за счет продолжения высоты теплового поля органа по слоям с измененным коэффициентом теплопродукции (рис.5: 1- одежда, 2- кожа, 3-жир, 4- мышцы, 5- ядро с внутренними органами).

В туловище выделены теплотворные области: сердце, печень, почки и скелетные мышцы. Определение уровня основного теплообмена ведётся по формуле Харриса-Бенедикта.

УОО=-

-хЮ0%,

(7)

где УОО - уровень основного обмена, %; (2ЮМ - измеренный уровень выделения теплоты, Ккал.; (}норм - нормативный уровень выделения теплоты, Ккал.

Процесс теплопередачи между глубинными слоями тела и окружающей средой должен учитывать теплофизические характеристики тела и одежды, тепло, генерируемое в тканях тела и выделяемое или поглощаемое системами жизнеобеспечения, а также температуру пододёж-ного пространства и условия окружающей среды.

Запишем уравнение теплопроводности в инвариантной форме:

сН^гаЛТ) +д„=0. (8)

В данной модели используем граничное условие третьего рода:

где Т - температура на по-0/-.

верхности модели тела, Считаем, что Хх=Ху =А., причем - кусочно-постоянная функция.

Положим -

температура в точке с координатами (х,у,°С), а -удельная мощность источника теплоты, Вт/м3. Уравнение стационарной теплопроводности в декартовой системе координат имеет вид:

Эх

ИШЬ-

(10)

Построим функции на сетке треугольных конечных элементов, наложив условия в окрестности узла 1 (рис.6):

I, если

Ф.(х^)=1 (И)

(О, если На границе подобласти Г,:

Ф,(х,у)=0. (12)

Применим метод Бубнова-Галёркина. Условие минимума невязки:

diví^ЛgradT^ + qv = e, (П)

Рис.6. Область вокруг ¡-го узла есть ортогональность её всем базисным функциям:

Я».

div Xgrad Т + q

dD = 0 • ;=i 2 n

(14)

где п - общее число узлов в О, в которых не известно Т).

Получим систему линейных алгебраических уравнений - дискретную модель задачи:

(15)

дх dx

г.-Кчг-^г'.-г

I** -I-i'" -г«-т.=is«;"

к у-1.3 к к j

где -коэффициент теплопроводности * -го элемента; qVJ - значение qv в узле j, знак Z означает, что суммирование ведётся по элементам, стороны которых лежат на границе области.

¿') дх dx ду dy дТ дп

' t

<> = №^dxdy=s(k)

где 8(к)-площадь * -го элемента.

Подставив в (15) все известные данные, получаем систему из п линейных уравнений с п неизвестными. Её решение определяет значения всех температур в узлах треугольной конечно - элементной сетки. Данная методика представлена в виде алгоритма и реализована в символьном математическом аппарате Maple. Скорость расчета температурного поля по сравнению с аналогичными методами выше в несколько раз, что существенно может ускорить процесс проектирования теплозащитной одежды с заданными параметрами.

12 '

(16)

(17)

(18)

Сечение туловища, представлено эллипсом. После разбиения на конечные элементы представление граничных условий можно заменить уравнением количества тепла с плоских элементов:

где аж- коэффициент теплоотдачи с поверхности жира в кожу; X,-коэффициент теплопроводности кожи; и Пк+2- ребра граничных элементов, в которые входит рассматриваемый узел (рис. 7).

Считается, что в слоях «кожа» и «одежда» не существует перетока тепла на границе между соседними секторами.

Таким образом, удалось избежать избыточной детализации и повысить скорость расчета в 20-30 раз при размере конечных элементов согласно со слоем «жир» (количество элементов сокращено в 16-20 раз).

В оптимизационной модели в качестве исходных данных использовались значения температур спереди и сзади туловища, соответствующие комфортному тепловому состоянию человека. Расчет велся для температуры окружающей среды 1в=-10оС. Результатом расчета явилось оптимальное распределение пакета по участкам тела, в том числе толщина пакета на туловище. Эта толщина пакета была использована в качестве исходных данных для расчетов в имитационной модели. Результатом явилось распределение температуры по периметру сечения туловища (рис.8). На основании этих данных проведён расчет средней температуры по периметру туловища спереди и сзади (рис.8). На этом же рисунке представлены результаты измерения температуры в условиях термокамеры при -10°С по соответствующему периметру туловища человека в одежде с расчетной толщиной пакета в районе груди.

Как следует из графиков, расхождение средних температур, принятых в качестве исходных в оптимизационной модели и рассчитанных по имитационной модели отличается не более, чем на 5%.

4 6 8 10 12 14 16 Точки измеренией

Рис. 8. Сравнение экспериментальных и расчетных данных (* - неплотно прилегающий датчик) Значения температур по периметру туловища, рассчитанные на имитационной модели и полученные экспериментально, качественно совпадают. Низкое экспериментальное значение температуры в точке 6 объясняется слабым прилеганием датчика к телу испытателя.

Сравнение результатов расчетов температур имитационного моделирования от результатов измеренных температур в условиях термокамеры представлены в табл. 1.

Таблица 1 - Сравнение и анализ результатов математического моделирования на уровне расположения сердца и экспериментально

Математи- Экспери- Размах

№ п/п ческий расчет,°С ментальные варьиро- Погрешность,%

данные, °С вания

1 32,5 32,73 0,23 0,70

2 32,1 32,35 0,25- 0,77

3 31,5 29,59 1,91 6,45

4 32,5 32,17 0,33 1,02

5 31,5 31,73 0,23 0,72

6 30,8 30,43- 0,37 1,21

7 31,2 31,05 0,15 0,48

8 31,8 31,8 0 0

Среднее зн-е 31,73 31,48 0,43 1,42

Дисперсия 0,32

Приведенные данные позволяют сделать выводы об адекватности полученных математических моделей реальному тепловому состоянию стационарной системы «Ч-О-ОС».

В четвертой главе описываются методологическое, алгоритмическое, программное обеспечение конструирования одежды, а также программа, разработанная для измерительно-расчетного комплекса «ИРК-5», позволяющего определять тепловое состояние человека в одежде.

Для САПР теплозащитной одежды проведено аналитическое исследование составляющих элементов прибавки на свободное облегание конструкции. Мягкость современных утепляющих материалов для одежды позволяет исключить прибавку на свободу дыхания. Таким образом, минимальная прибавка на свободу облегания - (см), определяется по формуле (20). Эта формула учитывает удвоенный интервал безразличия принятый для специальной одежды:

(20)

где - прибавка на динамический эффект; - прибавка на толщину пакета материалов второго слоя на ¡-том участке тела.

В формуле (20) величины <1, определяются по справочникам, а ДТ| задаются отраслевыми стандартами. Величина

В соответствии с размерными признаками, принятыми в математической модели проведены расчеты прибавок на основных участках конструкции (20). Динамические и антропометрические составляющие прибавок, представлены в табл.2.

Таблица 2 - Расчет прибавки на свободное облегание конструкции по

основным участкам тела

I Наименование размерного признака <3„ см ДТ,-, см Пгм.,см Я«, см

2 Обхват груди 3,8 8,0 2Я52 11,8+2Л52

4 Обхват бедер 2,0 8,0 2Я54 10,0+ 2 лб4

5 Обхват плеча. 2,7 3,0 2Я65 5,7+2*5,

6 Обхват бедра 1,5 4,0 2л56 5,5+2л56

7 Обхват голени з,з 1,8 2Я57 5,1+2к57

Для получения исходных данных, необходимых конструктору, создан расчетный модуль САПР теплозащитной одежды, алгоритм реализации которого представлен на рис.9. В процессе работы с алгоритмом конструктор сам определяет условия построения модели и свойства окружающей среды, целевые значения температур на частях тела человека.

Рис. 9. Алгоритм расчетного модуля САПР теплозащитной одежды Для реализации данного алгоритма было разработано программное обеспечение, позволяющее в удобном интерфейсе проводить предварительные расчеты параметров конструкции проектируемого изделия (рис.10).

Рис. 10. Интерфейс страницы полученных результатов расчетного модуля САПР теплозащитной одежды Расчетный модуль САПР был применен в разработке теплозащитной одежды для условий -50°С. Для указанных температурных условий в сочетании с сопутствующими климатическими факторами были рассчитаны основные данные конструктивных прибавок, обеспечивающих свобод-

ное облегание на основе учета динамики и толщины пакета для специальной теплозащитной курки и комбинезона (рис. 11).

Рис.11. Эскиз теплозащитной куртки и комбинезона, построенных на основе результатов математического моделирования Для исследования теплового состояния человека был создан измерительно-расчетный комплекс ИРК-5. Программное обеспечение комплекса разработано автором. Рабочий интерфейс комплекса представлен на рис.12. Программа рассчитывает теплонакопление по пятиточечному методу, разработанному Витте._

Рис. 12. Интерфейс программы ИРК-5 С помощью ИРК-5 были проведены натурные испытания спроектированного и изготовленного комплекта одежды. На рис.13 представлена динамика изменения температур участков тела человека во время суточных испытаний при температуре окружающей среды -50°С.

за

Р 35 <0

34

® 32 31

2

3*, зз

с

37

36

30

- Ректальная температура.

- Средневзвешенная температура кожи,- Средневзвешенная температура тела.

- В области груди.

- В поясничной области.

29

О 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26^

Время, часы

Рис.13. Результаты эксперимента опытного образца теплозащитной одежды

Испытания показали удовлетворительные результаты и подтвердили адекватность математических моделей реальным тепловым процессам статической системы «Ч-О-ОС»

В приложениях представлены материалы о внедрении и фрагменты текстов программ, входящих в комплекс конструктора САПР одежды, табличные материалы, используемые в расчетах, и данные результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Анализ работ, посвященных проектированию одежды на базе математического моделирования системы «Ч-О-ОС», позволил установить, что результаты моделирования не адаптированы к непосредственному формальному применению в системах автоматизированного проектирования одежды. Это приводит к тому, что конструктор вынужден задавать исходные данные для конструирования на основании своего опыта, интуиции и субъективного восприятия задачи проектирования.

В процессе работы уточнено геометрическое представление туловища человека, которое представляется цилиндром с сечением в виде овала для оптимизационной модели и с сечением в виде эллипса для имитационной модели. Такое представление туловища в большей степени отвечает антропометрии человека.

Разработана оптимизационная математическая модель теплообмена системы «Ч-О-ОС», которая позволяет минимизировать количество тепла с поверхности модели тела человека, при заданном объеме утеплителя оптимально распределить его толщину на разных участках модели. Разработана имитационная модель теплообмена между туловищем человека и ок-

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ружающей средой. Впервые сравнены между собой результаты оптимизационного и имитационного математического моделирования системы «Ч-О-ОС», а затем проверены на натурных исследованиях.

Разработана методика и программное обеспечение для измерительно-расчетного комплекса «ИРК-5», применяемого для оценки теплового состояния человека в реальном времени. При помощи комплекса получены динамические параметры поверхностных температур человека, контроль теплонакопления, теплосодержания и дефицита тепла человека во время испытаний.

Проведенные разработки и исследования позволили сделать следующие выводы:

1.С целью повышения качества проектирования теплозащитной одежды были проведены исследования и разработаны оптимизационная и имитационная математические модели системы ««Ч-О-ОС».

2. Определено, что для оптимизационных моделей целесообразно представлять туловище в виде цилиндра с сечением овал (набор секторов окружностей), так как это может свести решение уравнений теплопередачи к осесимметричных. Для имитационных моделей целесообразней представлять туловище в виде цилиндра с эллиптическим сечением, так как это позволяет удовлетворить требованиям непрерывности граничных условий и упрощает генерацию модели сечения туловища человека. Такой подход позволяет повысить точность расчетов тепловых потоков с поверхности туловища человека.

3. Проведённый анализ результатов математического моделирования и сравнение с экспериментальными данными показал адекватность тепловых полей моделей реальным процессам системы «Ч-О-ОС», что дало возможность использовать результаты оптимизационного математического моделирования для САПР одежды.

4. Разработана методика и программный модуль автоматизированного расчета коэффициентов на свободу облегания конструкции изделия и необходимой толщины материала. Уменьшение количества конечных элементов в сечении в рамках математической модели более чем в 16 раз приводит к существенному увеличению скорости работы программы. Универсальность выходных параметров расчетного модуля позволили применить его в современной методике проектирования одежды и интегрировать в САПР одежды «Коуо-сШ».

5. На базе разработанной методики расчета параметров теплозащитной конструкции было разработано программное обеспечение, при помощи которого разработана в САПР «коуо-сш» конструкция специального теплозащитного костюма.

6. Создана и экспериментально проверена в условиях термокамеры теплозащитная куртка для температуры окружающей среды -50°С. Проверка состояния человека осуществлялась с помощью комплекса «ИРК-5».

Результаты экспериментальных исследований показали приемлемость конструкторских решений с использованием блока САПР теплозащитной одежды.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Бринк И.Ю., Черунова И.В., Кудрявцев. В.И. Измерительно-расчетный комплекс для исследования теплозащиты спецодежды. // Интеллектуальные электромеханические устройства, системы и комплексы: Материалы I Межд.науч.-практ. конф. Новочеркасск, октябрь 2000 г.- Новочеркасск, 2000.-С.44-49

2. Методический подход к математическому моделированию процессов теплообмена системы «Человек- термозащитная одежда- среда»/ Ю.А. Бахвалов, И.Ю. Бринк, В.И. Кудрявцев, И.В. Черунова // Моделирование. Теория, методы и средства: Материалы I Межд.науч.-практ. конф. ч.6, Новочеркасск, 11 апреля 2001 г.- Новочеркасск, 2001.-С.4-5

3. Кудрявцев В.И., Кудрявцева Г.В. Оптимизационная математическая модель системы «Человек -одежда - окружающая среда» // Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах: Материалы II Межд.науч.-практ. конф. ч.З, Новочеркасск, 25 ноября 2001 г.- Новочеркасск, 2001.-С.61-63

4. Кудрявцев В.И., Кудрявцева Г.В. Совершенствование одежды для защиты от холода путем оптимизации геометрической и математической моделей // Моделирование. Теория, методы и средства: Материалы II Межд.науч.-практ. конф. ч.6, Новочеркасск, 5 апреля 2002 г.- Новочеркасск, 2001.-С.8-9

5. Кудрявцев В.И., Кудрявцева Г.В. Применение комплексов программ высокого уровня для эффективной триангуляции модели при решении задач математического моделирования методом конечных элементов // Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах: Материалы III Межд.науч.-практ. конф. ч.З, Новочеркасск, 15 ноября 2002 г.- Новочеркасск, 2002.-С.35-36

6. Кудрявцев В.И., Кудрявцева Г.В. Совершенствование процесса проектирования одежды для защиты от холода с помощью программных модулей САПР одежды // Современная техника и технологии в медицине, биологии и экологии: Материалы III Межд.науч.-практ. конф. Новочеркасск, 20 декабря 2002 г.- Новочеркасск, 2002.-С.24-25

7. Кудрявцев В.И., Кудрявцева Г.В. Результаты исследований системы теплообмена «человек- одежда -окружающая среда» // Новые технологии управления движением технических объектов: Материалы V Межд.науч.-практ. конф. Новочеркасск, декабрь 2002 г.- Новочеркасск, 2002.-С.41-43

8. Сергеенко С.И., Бринк И.Ю., Лопатченко Т.П.Кудрявцев В.И. К вопросу о деформации теплоизолирующих материалов. Сообщение 2. Исследование зависимости теплофизических свойств от деформации материала //Материаловедение, 2003.-№1, С 8-24

9. Кудрявцев В.И. Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ №2003610587. Расчет оптимального распределения пакета утеплителя в одежде для защиты от холода. Выдано Российским агентством по патентам и товарным знакам (РОСПАТЕНТ) 07.03.03 г.

Залаз л' 130

¿16384

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Кудрявцев, Виталий Игоревич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ПРОБЛЕМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СПЕЦИАЛЬНОЙ ОДЕЖДЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ

ХОЛОДА И ТЕПЛА.(.

1.1 Человек в условиях холода и тепла.

1.2 Физиологические основы проектирования одежды для защиты от холода и от тепла.

1.3 Виды систем и средств противотепловой защиты.

1.4 Анализ методов математического моделирования системы «ЧЕЛОВЕК-ОДЕЖДА - СРЕДА».

1.5 Анализ существующих методик построения конструкций теплозащитной одежды и систем автоматизированного проектирования.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА ОПТИМИЗАЦИОННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ ТЕПЛООБМЕНА «ЧЕЛОВЕК- ОДЕЖДА - СРЕДА».

2.1 Геометрическое представление человека в системе теплообмена с окружающей средой.

2.2 Исследование геометрических форм человека.

2.2.1 Определение геометрических параметров модели человека.

2.2.2 Определение параметров модели туловища человека.

2.2.3 Расчет параметров эллиптического сечения цилиндра.

2.2.4 Расчет параметров сечения цилиндра с границей в виде овала

2.3 Разработка массива исходных данных для математического моделирования системы теплообмена «ЧЕЛОВЕК - ОДЕЖДА -СРЕДА».

2.4 Расчет средневзвешенной толщины снаряжения.

2.5 Построение математической модели теплообмена системы «ЧЕЛОВЕК-ОДЕЖДА - СРЕДА».

2.6 Алгоритмизация задачи.

2.7 Общие функциональные возможности программы «Теплозащита».

2.8 Исследования на математической модели теплообмена.

2.9 Исследование устойчивости полученного решения. f ВЫВОДЫ.,.

ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ

МОДЕЛИ СИСТЕМЫ ТЕПЛООБМЕНА «ЧЕЛОВЕК - ОДЕЖДА

СРЕДА».

3.1 Геометрическое представление туловища человека в системе теплообмена с окружающей средой.

3.2 Разработка массива исходных данных для математической модели второго уровня системы теплообмена «ЧЕЛОВЕК- ОДЕ

ЖДА- СРЕДА».

3.3 Построение имитационной математической модели системы теплообмена «ЧЕЛОВЕК - ОДЕЖДА - СРЕДА».

3.3.1 Математическая модель теплообмена в системе «ЧЕЛОВЕК -ОДЕЖДА - СРЕДА».

3.3.2 Дискретная модель теплообмена в системе «ЧЕЛОВЕК - ОДЕЖДА-СРЕДА».

3.4 Алгоритмизация задачи.

3.4.1 Генерация геометрического представления сечения модели туловища

3.4.2 Триангуляция геометрического представления сечения модели туловища.

3.4.3 Расчет температурного поля модели

3.5 Исследование результатов математического моделирования модели второго уровня.

3.5.1 Аналитическое решение.

3.5.2 Проверка аналитических расчетов на модели.

3.5.3 Результаты расчета на математической модели второго уровня.

3.5.4 Анализ соотношений оптимизационной и имитационной моделей.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ

ЧЕЛОВЕК-ОДЕЖДА-СРЕДА».

4.1 Постановка задачи для разработки специального блока САПР теплозащитной одежды.

4.2 Разработка исходных данных для автоматизированного проектирования теплозащитной одежды.

4.3 Разработка конструкций теплозащитной одежды на базе специализированного комплекса САПР теплозащитной одежды.

4.4 Разработка измерительно-расчетного комплекса.

4.4.1 Разработка технического комплекса для гигиенических исследований.

4.4.2 Алгоритмизация и программирование задачи.

4.5 Экспериментальное исследование проектного решения.

ВЫВОДЫ.

Введение 2004 год, диссертация по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, Кудрявцев, Виталий Игоревич

Разработка и изготовление средств индивидуальной защиты весьма дорого. Их испытания в реальных условиях подчас требуют много ресурсов и сопряжены с риском для жизни испытателей. Поэтому математическое моделирование системы «человек - одежда - среда» (Ч-О-С), - эффективный инструмент, позволяющий сократить число натурных экспериментов.

Существующие математические модели системы «Ч-О-С» решают фундаментальные научно-исследовательские задачи и практически никак не связаны с задачами инженерного проектирования одежды. С другой стороны, современные системы автоматизированного проектирования (САПР) одежды в качестве исходных параметров используют различные размерные признаки человека и коэффициенты, которые характеризуют параметры одежды и ее посадки на фигуре человека. Эти коэффициенты в настоящее время задаются инженером -конструктором на основании обобщенных унифицированных данных, своего * опыта, интуиции и субъективного восприятия задачи проектирования.

Средство индивидуальной защиты от холода может содержать нагревательные элементы, а для защиты от тепла - соответственно охлаждающие элементы. Введение этих элементов существенно влияет на теплосодержание человека в целом и на топографию тепловых потоков. Задача последующего конструирования одежды с применением таких элементов должна учитывать их влияние на топографию тепловых потоков и эргономику человека.

Разработка математических моделей системы «Ч-О-С», позволяющих создать алгоритмы расчета исходных параметров для САПР средств индивидуальной защиты человека является актуальной задачей.

Целью настоящей работы является развитие САПР теплозащитной одежды с помощью математического моделирования систем «Ч-О-С». Щ

Задачи работы:

- определить необходимость математического моделирования системы «Ч-О-ОС» в САПР индивидуальной защиты для различных термофизиологических диапазонов применения;

- разработать математическую модель «Ч-О-С» на основе оптимизационного геометрического представления тела человека для проектирования теплозащитной одежды, которая позволит формализованными методами получать исходные данные для САПР теплозащитной одежды;

- разработать основы математического моделирования системы «Ч-О-С» на имитационной геометрической модели тела человека для решения задач конструирования одежды, содержащей дополнительные нагревательные или охлаждающие элементы;

- разработать программное обеспечение и методику расчета параметров для САПР теплозащитной одежды на базе единой методики конструирования одежды СЭВ;

- осуществить экспериментальную проверку полученных теоретических решений и провести анализ полученных результатов моделирования.

Методы исследования. Поставленные теоретические задачи решены методами аналитической геометрии, математического анализа, линейной алгебры, численными методами оптимизации. При построении геометрических моделей и моделировании использовались численные методы интерполирования, дифференцирования, интегрирования систем дифференциальных уравнений, решения систем линейных и нелинейных уравнений, конечных элементов, а также геометрические модели аппроксимирующие тело человека.

Научная новизна полученных результатов состоит:

- в построении оптимизационной модели «Ч-О-С», позволяющей определять оптимальное распределение нормированного утепляющего слоя по участкам тела человека для условий пониженных температур в воздушной среде;

- в построении имитационной математической модели туловища человека в одежде, учитывающей несимметричность расположения теплотворных органов человека и позволяющей прогнозировать расположение и мощность дополнительных нагревательных или охладительных элементов;

- в разработке методики учета граничных условий на поверхности тела человека, позволяющей снизить количество конечных элементов при моделировании тепловых процессов в модели в 16-20 раз;

- в разработке формализованных методов расчета исходных параметров для систем автоматизированного проектирования одежды.

Практическая значимость заключается:

- в создании программы расчета исходных параметров для проектирования теплозащитной одежды, интегрированной в САПР одежды Novo-cut, которая позволила автоматизировать процесс проектирования модельного ряда одежды для широкого диапазона отрицательных температур.

- в создании программного обеспечения измерительно - расчетного комплекса «ИРК - 5» для определения теплозащиты одежды и динамического теплового состояния человека. Задача решена в процессе выполнения работ по гранту Г00-10.4-24-51 «Разработка и исследование способа контроля проверки и оценки уровня соответствия заданным требованиям специальной одежды и снаряжения для защиты человека от воздействия климатических и производственных факторов».

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на следующих конференциях:

- «Интеллектуальные электромеханические устройства, системы и комплексы» (Новочеркасск, 2000);

- «Моделирование. Теория, методы и средства» (Новочеркасск, 2001);

- «Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах» (Новочеркасск, 2001);

- «Современная техника и технологии в медицине, биологии и экологии» (Новочеркасск, 2002);

- «Моделирование. Теория, методы и средства» (Новочеркасск, 2002).

Реализация результатов. Программа расчета исходных параметров для проектирования теплозащитной одежды внедрена в ООО «БВН Инжениринг» г.Новочеркасск, Ростовской обл.), которая повысила производительность работы конструктора на 26,6 % при проектировании одежды для защиты от холода.

Измерительно - расчетный комплекса «ИРК - 5» внедрён в учебный процесс в Институте сервиса ЮРГУЭС (г. Ростов).

Публикации. По результатам теоретических и практических исследований, вошедших в диссертационную работу, опубликованы 8 печатных работ объёмом 1,9 п.л. Программа моделирования и расчета оптимального распределения утеплителя и конструкторских прибавок для САПР зарегистрирована в РОСПАТЕНТе.

Структура и объём. Диссертационная работа изложена на 151 странице машинописного текста, состоит из введения и 4 глав, 28 таблиц, 58 рисунков, библиографического списка, насчитывающего 124 наименования и приложений на 31 странице.

Заключение диссертация на тему "Усовершенствованная технология проектирования теплозащитной одежды на основе уточненных моделей теплообмена"

Выводы по главе

1. Разработана адаптированная к автоматизированному проектированию одежды методика расчета прибавки на свободное облегание конструкции.

2. Проведены специальные эргономические исследования и определена величина динамического эффекта к размерному признаку - обхват бедра для проектирования поясных мужских изделий.

3. Проведены исследования и получены корреляционные зависимости прибавок по участкам конструкции теплозащитной одежды для внедрения в расчетный блок САПР.

4. Разработан автоматизированный блок САПР теплозащитной одежды, реализуемый в комплексе с САПР «Novo-cut».

5. Разработано специальное программное обеспечение блока САПР теплозащитной одежды, при использовании которого в работе инженера-конструктора снижается доля ручного труда.

6. Разработан алгоритм автоматизированного проектирования изделия и разработан в системе «Novo-cut» специальный теплозащитный костюм для использовао о о ния в широком диапазоне температур (-50 С, -20 С, 0 С), параметры которого рассчитаны в рамках специализированного проектирования теплозащитной одежды.

7. Разработан измерительно-расчетный комплекс для исследования уровня тепловой защиты специальной одежды.

8. Разработано программное обеспечение, позволяющее реализовать автоматизированный блок измерительно-расчетного комплекса, для оперативной обработки получаемых показаний датчиков температуры.

9. Проведены натурные испытания теплозащитного костюма специального нао о о значения для использования в зоне -50 С, -20 С, 0 С, в результате чего получены следующие данные:

- разработанный теплозащитный костюм обеспечивает теплозащиту человека о при температуре -50 С в течение 24 часов без изменения режима работы организма человека до состояния недопустимого.;

- температурная характеристика человека, полученная на основе математического моделирования системы «Человек-одежда-среда» адекватно отражает реальную температурную картину как в целом, так и по отдельным зонам тела человека, что подтверждается полученными результатами экспериментальных исследований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ работ, посвященных проектированию одежды на базе имитационного и оптимизационного математического моделирования системы «Ч-О-С», позволил установить, что результаты моделирования не адаптированы к непосредственному формальному применению в системах автоматизированного проектирования одежды. Это приводит к тому, что конструктор вынужден задавать исходные данные для конструирования на основании своего опыта, интуиции и субъективного восприятия задачи проектирования.

В процессе работы уточнено геометрическое представление туловища человека, которое представляется цилиндром с сечением в виде овала для оптимизационной модели и с сечением в виде эллипса для имитационной модели. Такое представление туловища в большей степени отвечает антропометрии человека.

Разработана оптимизационная математическая модель теплообмена системы «Ч-О-С», которая позволяет минимизировать количество тепла с поверхности модели тела человека, при заданном объеме утеплителя оптимально распределить его толщину на разных участках модели. Разработана имитационная модель теплообмена между туловищем человека и окружающей средой. Впервые сравнены между собой результаты оптимизационного и имитационного математического моделирования системы «Ч-О-С», а затем проверены на натурных исследованиях.

Разработана методика и программное обеспечение для измерительно-расчетного комплекса «ИРК-5», применяемого для оценки теплового состояния человека в реальном времени. При помощи комплекса получены динамические параметры поверхностных температур человека, контроль теплонакопления, теплосодержания и дефицита тепла человека во время испытаний.

Проведенные разработки и исследования позволили сделать следующие выводы:

1. С целью повышения качества проектирования теплозащитной были проведены исследования и разработаны оптимизационная и имитационная математические модели системы ««Ч-О-С».

2. Определено, что для оптимизационных моделей целесообразно представлять туловище в виде цилиндра с сечением овал (набор секторов окружностей), так как это может свести решение уравнений теплопередачи к осесимметричных. Для имитационных моделей целесообразней представлять туловище в виде цилиндра с эллиптическим сечением, так как это позволяет удовлетворить требованиям непрерывности граничных условий и упрощает генерацию модели сечения туловища человека. Такой подход позволяет повысить точность расчетов теплот вых потоков с поверхности туловища человека.

3. Проведённый анализ результатов математического моделирования и сравнение с экспериментальными данными показал адекватность тепловых полей моделей реальным процессам системы «Ч-О-С», что дало возможность использовать результаты оптимизационного математического моделирования для САПР одежды.

4. Разработана методика и программный модуль автоматизированного расчета коэффициентов на свободу облегания конструкции изделия и необходимой толщины материала. Уменьшение количества конечных элементов в сечении в рамках математической модели более чем в 16 раз приводит к существенному увеличению скорости работы программы. Универсальность выходных параметров расчетного модуля позволили применить его в современной методике проектирования одежды и интегрировать в САПР одежды «Novo-cut» [124].

5. На базе разработанной методики расчета параметров теплозащитной конструкции было разработано программное обеспечение, при помощи которого разработана в САПР «Novo-cut» конструкция специального теплозащитного костюма.

6. Создана и экспериментально проверена в условиях термокамеры теплоо защитная куртка для температуры окружающей среды -50 С. Проверка состояния человека осуществлялась с помощью комплекса «ИРК-5». Результаты экспериментальных исследований показали приемлемость конструкторских решений с использованием блока САПР теплозащитной одежды.

Библиография Кудрявцев, Виталий Игоревич, диссертация по теме Технология швейных изделий

1. Колесников П. А. Теплозащитные свойства одежды.- М.: Легкая индустрия, 1965,- 346с.

2. Афанасьева Р.Ф. Гигиенические основы проектирования одежды от холода. М.: Легкая индустрия, 1977. 136с.

3. Лиопо Т.Н., Циценко Г. В. Климатические условия и тепловое состояние человека. Л.: Гидрометеоиздат, 1971. - 152с.

4. Бартон А., Эдхолм О. Человек в условиях холода. М.: Иностранная литература, 1957. - 334с.

5. Crosbie R.J. Hardy J.D. Fessendender E. Electronical analog simulation of temperature regulation in man. I.R.E. transaction on biomedical engineering, 1961, vol.8

6. Gordon R.G. A mathematical model of human temperature regulatory system-transient cold exposure response. I.E.E.E. transaction on biological engineering, 1976, vol BME 32

7. Hackaba C.E. Hausen L.W. Calculation of temperature distribution in the human body. AICHE journal 1973,vol9

8. Wissler E.H. Steady-State temperature distribution in man. J. of applied physiology, 1961, vol 16

9. Windhow C.H. An approach to the solution of the human bio thermalproblem with aid of analog computer. In: Proceedings of the third international conference on medical electronics, London, 1960

10. Айзенштат Б.А. Денисов Ю.М. Карпачева О.Ф., Математическая модель терморегуляции человека при стационарных условиях в зависимости от метеорологических факторов, Тр. Среднеазиат, н.и. гидрометеорологического института, №20,1974

11. Wissler Е.Н., A mathematical model of the human thermal system. Bulletin of mathematical biophysics, 1964, vol. 26

12. Ho S.P., Fan S.S.T. Effect of clothing on the temperature distribution of human system. Computers in biology and medicine, 1975, vol 5

13. Pedersen L. The heat regulation of the human body. Act a physiological scandinavica, 1969, № 77

14. Stolwijk J.A. Temperature regulation in man. A theory study. Pflugers Archive, 1966, vol. 291

15. Stolwijk J.A. A mathematical model of physiological temperature regulation in man. Waschington,1971

16. Цивина Т.А. Моделирование на ABM системы теплообмена человека и идентификация интегральных параметров модели, «Вычислительная техника» вып. 5, 1975

17. Цивина Т. А., Ажаев А.Н. Модель теплообмена человека и идентификация ее параметров (физиологические исследования и математическое моделирование) / Физиология человека. М., 1979.- №1.- С. 125-130.

18. Коробко О.В. Папкович В.Н. Математическое описание теплообмена в биологическом объекте при общих тепловых воздействиях, Сб. «Некоторые проблемы тепло- и массообмена», Минск, 1978

19. Амосов Н.М., Палец Б.Л. Теоретические исследования физиологических систем, «Наукова Думка», Киев, 1977

20. Жаворонков А.И. Теоретические основы и методы проектирования обогреваемой специальной одежды. Дис. на соис. уч. степ. д. т. н. Москва, 1983г. -259с.

21. Гривина И.В., Жаворонков А.И., Постников Н.Н. Особенности построения имитационной модели «человек одежда - среда»/Шв. пром. - М. 1988.- №3.-С36-37.

22. Расторгуева JI.H., Гривина И.В. Математическая модель теплового состояния человека в одежде с неоднородными тепловыми свойствами.

23. Сборник институтов охраны труда ВЦПС «Безопасность и гигиена», М., 1987, №3

24. Койранский Б.Б. О повышенной устойчивости организма против переохлаждения. «Гигиена и санитария», №4, 1952.

25. Койранский Б.Б. О признаках, характеризующих устойчивость организма против охлаждения. Клиническая медицина, №9, 1963.

26. Тихомиров И.И. Очерки по физиологии человека в экстремальных условиях. М., 1965, 192с.

27. Кощеев B.C. Физиология и гигиена индивидуальной защиты человека от холода.- М.: Медицина, 1981.-288с.

28. Жаворонков А.И. Давыдов В.В. Расчет теплообмена системы «Человек-одежда» в процессе проектирования изделий // Швейная промышленность.-1976.-№6. -С.26-27

29. Делль Р.А., Афанасьева Р.Ф., Чубарова З.С. Гигиена одежды. М.: Легпромиздат, 1985,- 160с.

30. Бринк И.Ю. Дис. на соис. уч. степ, д.т.н.

31. Черунова И.В. Совершенствование методов проектирования специальной одежды для горноспасателей. Дис. на соис. уч. степ, к.т.н.- Шахты, 2001. 225с.

32. Романов В.Е. Системный подход к проектированию специальной одежды. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. 128с.

33. Кокеткин П.П., Чубарова 3. С. Афанасьева Р.Ф. Промышленное проектирование специальной одежды. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - 182с.

34. Колесников П.А. Основы проектирования теплозащитной одежды.- М.: Легкая индустрия, 1971. 112с.

35. Яковлев В.Ф. Курс физики. Теплота и молекулярная физика: Учебн. пособие для студентов физ.-мат. факультетов. М.: Наука, 1976. 248с.

36. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1977.-568с.

37. Михеев М.А., Михеева И. М. Основы теплопередачи, М.: Энергия, 1977. -344с.

38. Беляев Н. М. Основы теплопередачи. Киев: Высшая школа, 1989. 205с.

39. Теория тепломассообмена: Учебник для вузов / С.И.Исаев, И.А.Кожинов, В.И.Кофанов и др./Под ред. А.И.Леонтьева.- М.: Высш.школа, 1979.-495с

40. Витте Н.К. Теплообмен человека и его гигиеническое значение. Киев: Госмедиздат УССР, 1976,- 176с.

41. Иванов К.П. Основные принципы регуляции температурного гомеостаза. Физиология терморегуляции.- Л.: Наука, 1984. С. 113-138.

42. Ермакова И.И. Исследование динамических процессов в системе терморегуляции человека методом цифрового моделирования: Дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н. Киев. - 1974. -162с.

43. Иванов К.П. Основы энергетики организма. Общая энергетика. Теплообмен и терморегуляция. Л.: Наука, 1990.-306с.

44. Осипова В.А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена. М.-Л.: Энергия, 1964.- 235с.

45. Кондрор И.С. Терморегуляция человека при мышечной работе. Физиология терморегуляции. Л.: Наука, 1984.- 139-180с.

46. Меликов Е.Х., Привалов А.А., Расторгуева Л.Н. Метод расчета локальной теплоизоляции спецодежды // Швейная промышленность 1998.-№6.- С.21-22.

47. Кудрявцев В.И., Лопатченко Т.П. К вопросу о деформации теплоизолирующих материалов. Сообщение2. Исследование зависимости теплофизических свойств от деформации материала // Материаловедение, 2003,-№1

48. Микова Е.В., Меликов Е.Х., Захарова А.А., Салтыкова B.C., Бахшиева Л.Т. Тепломассообменные свойства материалов и пакетов теплозащитной одежды // Швейная промышленность.-2000.- №6. С.37-38.

49. Бузов Б.А., Модестова Т.А., Алыменкова Н.П. Материаловедение швейного производства. -М.: Легпромиздат, 1986. -424с.

50. Бузов Б.А., Никитин А.В. Исследование материалов для одежды в условиях пониженных температур. М.: Легпромиздат, 1985.-224с.

51. Гущина К.Г., Беляева С.А., Командрикова Е.Я. и др. Эксплутационные свойства материалов для одежды и методы оценки их качества. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. 312с.

52. Склянников В.П. и др. Гигиеническая оценка материалов для одежды. М.: Легпромиздат, 1985. 144с.

53. Бринк И.Ю., Бондарец М. П. Ателье туриста.- М.: Физкультура и спорт. 1990,- 144с.

54. Гущина К.Г Теплозащитные свойства материалов и пакетов одежды // Швейн. пром-ть.-1991. №5. - С.7-9.

55. Шалмина И.И., Салтыкова B.C., Захарова А.Н. и др. Тепломассообменные свойства материалов для теплозащитной одежды //Швейная промышленность.-1992.-№4. С.40-42.

56. Чубарова З.С. Методы оценки качества специальной одежды. М.: Легпромиздат, 1988. 160с.

57. Калмыков П.Е. Методы гигиенического исследования одежды. Л.: Медгиз, I960.-149с.

58. Майстрах Е.В. Тепловой баланс гойомотерного организма. Физиология терморегуляции. Л.: Наука, 1984. С.78-113.

59. Милсум Дж. Анализ биологических систем управления. М.: Иностранная литература, 1968.-502с.

60. Румянцев Г.В., Морозов Г.Б. Особенности теплообмена организма со средой /Физиологический журнал СССР,- 1988. №9,- С.185-191.

61. Агафонов А.В. Температура окружающей среды и здоровье. Алма-Ата.: Казахстан, 1983. - 94с.

62. Методы расчета сопряженных задач теплообмена / Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Костюк В.В., Берлин И.И.- М,: Машиностроение, 1985.- 232с.

63. Гуминер П.К. Изучение терморегуляции в гигиене и физиологии труда. -М.: Медгиз, 1962.- 147с.

64. Физиология терморегуляции. Руководство. -Л., Наука, 1984. 447с.- 15765. Расторгуева JT.H. и др. Специальная одежда с улучшенными теплозащитными свойствами / Расторгуева Л.Н., Чубарова З.С., Левченко А.Н. // Швейн. Пром-ть. 1991. - №1. - с.37-39.

65. Физиология человека. Под ред. Шмидта Р., Тевса Б. М.: Медицина, 1973.-Т4. - 305с.

66. Шерер Ж. Физиология труда. Пер с фр. М.: Медицина, 1973. - 496с.

67. Маршак М.Е. Физиология человека,- М.: Медгиз, 1946.-345с.

68. Хаскин В.В. Энергетика и теплообразования и адаптация к холоду. — Новосибирск, 1965.- 192с.

69. Бёрн Хогарт Динамическая анатомия для художников М.: Астрель, 2001. -216с.

70. Липченко В.Я., Самусов Р.П. Атлас нормальной анатомии человека. М.: Медицина, 1988. - 320с.

71. Дунаевская Т.Н., Коблякова Е.Б., Ивлева Г.С. Размерная типология населения с основами анатомии и морфологии. М.: Легкая индустрия, 1980. -216с.

72. Нобл У.К. Микробиология кожи человека. М.: Медицина, 1986. - 493с.

73. Ермакова И.И. Математическое моделирование процессов терморегуляции у человека. Итоги науки и техники. Серия: Физиология человека и животных. -М.: ВИНИТИ, 1987,- Т.ЗЗ,- 133с.

74. Шеннон Роберт Ю. Имитационное моделирование систем. Искусство и наука. М.: Мир, 1978.- 418с.

75. Максимей И.В. Математическое моделирование больших систем. Минск: Вышейш. школа, 1985.- 119с.

76. Самарский А.А., Михайлов А.П. Математическое моделирование. М.: Физмат, 1997.- 320с.

77. Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа. М.: Наука, 1981.-487с.

78. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. М.: Высшая школа, 2001,- 343с.

79. Зенкевич О.О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация. М.: Мир, 1986.-318с.

80. Норри Д., де Фриз Ж. Введение в метод конечных элементов: Пер. с англ.-М.: Мир, 1981.- 304с.

81. Молчанов И.Н., Николенко Л.Д Основы метода конечных элементов. -Киев: Наук.думка, 1989. 269с.

82. Погорелов Д.Ю. Введение в моделирование динамики систем тел: Учеб пособие.- Брянск: БГТУ, 1997.-156 с

83. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы: Пер.с англ.-М.: Мир, 1984.

84. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001.-632с.

85. Методы математического моделирования и вычислительной диагностики, под ред. Тихонова А.Н. , Самарского А.А.- М.: Мир, 1990. 290с.

86. Тарасевич Ю.Ю. Математическое и компьютерное моделирование. Вводный курс: Учебное пособие,- М.- Эдиториал УРСС, 2001.-144с.

87. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики: Учебное пособие. М.: Наука, 1989.- 608с.

88. Носач В.В. Решение задач аппроксимации с помощью персонального компьютера. М. МИКАП, Бином, 1994. - 328с.

89. Каханер Дэвид Численные методы и программное обеспечение. Пер. с англ. М.: Мир, 2001.-575с.

90. Секулович М.И. Метод конечных элементов. М.: Стройиздат, 1993,- 600с.

91. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров).- М.: Наука, 1968 720с.

92. Резниченко А.И. и др. Метод конечных элементов. Основные понятия. Применение к расчету конструкций на ПЭВМ: Уч. пособие.- Новочеркасск, НГТУ. 1996.-72с.

93. Marshall Bern, David Eppstein, and John R. Gilbert, Provably Good Mesh Generation, Journal of Computer and System Sciences 48(3):384-409, June 1994.

94. Der-Tsai Lee and Bruce J. Schachter, Two Algorithms for Constructing the Delaunay Triangulation, International Journal of Computer and Information Science 9(3):219-242, 1980.

95. Marshall Bern and David Eppstein, Mesh Generation and Optimal Triangulation, pp. 23-90 of Computing in Euclidean Geometry, Ding-Zhu Du and Frank Hwang (editors), World Scientific, Singapore, 1992.

96. Норенков И.П., Маничев В.Б. Основы теории и проектирования САПР,- М.: Высшая школа, 1990.-334с.

97. Коблякова Е.Б. Конструирование одежды с элементами САПР.- М.: Легпромбытиздат, 1988,- 464с.

98. ГОСТ 23501.101-87. Системы автоматизированного проектирования. Основные положения. М., 1987.

99. Норенков И. П. Система автоматизированного проектирования/УПринципы построения и структура. М., 1986. 127 с.

100. Автоматизация процесса проектирования/Г. С. Ивлева, Р. В. Иевлева, А. Ю. Рогожин и др.//Обзорная информ. Швейн. пром-сть. 1986. Вып. 3. 76 с.

101. Кузнецова Н. Д. Пути повышения эффективности процесса проектирования одежды промышленного производства//Изв. вузов. Технология легк. пром-сти. 1982. № 6. С. 96-99.

102. Герасимович Т. П. Разработка метода модульного проектирования типовых конструкций одежды: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1985.

103. Сушан А. Т. Разработка принципов и средств обеспечения типового проектирования одежды в САПР: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1986.

104. Типовые задачи оптимизации качества специальной одежды и возможные методы их решения на этапе проектирования/В. Е. Романов, Е. Я. Сурженко, И. Ш. Славутский и др.//Изв. вузов. Технология легк. пром-сти. 1980. № 6. С. 7175.

105. САПР «Ассоль» самые передовые технологии.// В мире оборудования, №5 (22), май

106. Андреева М.В. Западные САПР: беглый взгляд специалиста //Рынок легкой промышленности. Директор., №4, июль

107. Грачев Ю.П. Математические методы планирования экспериментов. М.: Наука, - 1979. - 199с.

108. Тихомиров В.Б. Планирование и анализ эксперимента. М.: Легкая индустрия, 1974.-263с.

109. Виноградов Ю.С. Математическая статистика а ее применение в текстильной и швейной промышленности: Учебн. пособие для специальностей текстильной и швейной промышленности. 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Легкая индустрия, 1970. - 312с.

110. Боровиков В. В. STATISTIKA: искусство анализа данных на компьютере. -СПб.: Питер, 2001,- 656с.

111. Подбельский В.В. Язык Си++: Учебное пособие.- М.: Финансы и статистика, 1996. 560 с.

112. Сван Т. Освоение Borland С++4.5 Практический курс.- К.: Диалектика, 1996,- 544 с.

113. Потемкин В.Г. MatLab 5 для студентов. М.: Диалог- МИФИ, 1998. - 314с.

114. Дьяконов В.П. Maple 6: Учебный курс. СПб.: Питер, 2001.- 608с.

115. Кудрявцев В.И. Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ №2003610587. Расчет оптимального распределения пакета утеплителя в одежде для защиты от холода. Выдано Российским агентством по патентам и товарным знакам (РОСПАТЕНТ) 07.03.03 г.