供气式安全头盔呼吸微环境特性研究

发布时间：2024-02-20 20:24

　　供气式安全头盔是一种应用广泛的呼吸防护装备,其通过将头部和呼吸系统与外部环境进行隔离为头部和呼吸系统提供必要的防护。防护头盔内部的呼吸微环境中存在的气流分布不均,压力波动变化,热量积累温度升高以及二氧化碳积累等问题,会对佩戴者的安全性和舒适性造成影响。本文将理论建模,实验研究以及数值模拟方法结合,以理论建模结果和实验测试结果作为数值模拟研究的基础,为数值分析提供边界条件,最后通过数值模拟手段对供气式安全头盔呼吸微环境的特性展开研究。通过对防护头盔和人体头部构成的人机系统进行分析,得到了呼吸微环境内部状态的主要影响因素为人头部的新陈代谢产热散热,人体的呼吸作用,以及头盔内部供气参数。对人体的传热,散热以及热量调控机制进行分析,根据人体对体温调节的模糊性并结合头部结构和组织分布特点,构建了人体头部的传热散热模糊控制模型,在相同计算条件下该模型的计算结果相比其他模型更接近测量值,为数值模拟研究中头部产热散热量的计算提供了理论基础。设计搭建了呼吸参数采集系统并开展呼吸实验,获得了不同劳动强度下的呼吸压力和呼吸频率等参数,得到了呼吸压力曲线的数学表达式。对实验中采集的呼气样本进行气相色谱分析,得...

【文章页数】：157 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图２－１技术路线图??

ｉ??—ｐ?１?ｉ??Ｉ?????Ｉ?????；｜?气流分布?Ｐ——空间及头部温度分布?Ｈ数值模拟研究??！?｜?气体组分变化?ｈ—Ｍ气体重吸入分析??ｌｏｗ?？ｃｍ?ｘ？ｏｏ？?Ｍ？ｅ？?－Ｍｏｍ?？ｍ?ｍｍｋ?ｍｗ?ｗ？＊?Ｍ？Ｍ（?？ｍ？?？ｍ？．?ｍｍ?ｍｏｔ?ｍｍ?？？....

图３－２人－装备－微环境相互作用关系??如图３－２所示，微环境的主要影响因素主要有：??（１）佩戴者头部产热量及散热量；??（２）佩戴者呼吸散热量以及呼吸气体成分构成和总量；??

?北京科技大学博士学位论文???如图３－１所示，呼吸防护系统中头盔的壳体和人的头部为所研宄对象的??主要构成部分，头盔的外壳将头部与外界进行隔离，其与头部之间的空隙构??成了微小的呼吸环境（呼吸微环境）。根据呼吸防护系统的功能特点和构成特??点，“头盔－头部”构成的微环境主要受到....

图３－３人体体温调节系统示意图??３．２．２组织内部传热模型??

?供气式安全头盔呼吸微环境特性研究???

图３４?（ａ）人体生理部位简化示意图（ｂ）断面Ａ－Ａ’剖面结构图（ｃ）断面??Ａ－Ａ’直角坐标系??

?北京科技大学博士学位论文???头断面Ａ－Ａ’??＿?＿ｌｆｌ?切??１?＇ｔａ＿??－足部?０?骨骼肌肉脂肪?皮肤?Ｘ??（ａ）?（ｃ）??图３４?（ａ）人体生理部位简化示意图（ｂ）断面Ａ－Ａ’剖面结构图（ｃ）断面??Ａ－Ａ’直角坐标系??（２）热量在组织内部的传递??在人体新....

本文编号：3904474