应用PHS预测婴幼儿遗留在汽车内中暑致命时间的研究

发布时间：2020-06-13 23:58

【摘要】：随着家庭乘用车辆在中国的普及,阳光辐射导致的车辆高温引起的儿童死亡成为了广受关注的社会问题。本文利用热应力预测模型PHS对儿童在密闭车厢内中暑及生存时间进行了研究。首先,利用LabVIEW虚拟仪器平台对热应力预测模型PHS进行程序编写,梳理了LabVIEW程序中热应力的计算过程及编写逻辑,对程序的输入参数、输出参数和判定条件等进行了详细的解释和说明,为基于儿童参数对程序的修改奠定基础。接着,由于PHS的提出是基于对标准成人的研究,本文建立了儿童和成人的圆柱模型,理论计算儿童和成人的换热,以探究两者的区别。计算得出,由于儿童有更大的体表面积与质量比,因此在相同的高温环境中,儿童的体温上升更快,更容易发生危险。根据儿童特点对PHS进行调整,通过对比文献实验数据,验证了PHS应用于儿童的可行性。然后,因为PHS在应用时需要环境参数的输入,本文实测了夏季室外环境和风洞环境下汽车的车厢热环境参数。实验发现,汽车处于热浸泡时,若从环境温度开始升温,1h后车厢空气温度能比环境温度高出22~24℃,并且温度升高主要发生在前40分钟。若汽车从关闭空调后的23.2℃开始升温,1h内空气温度会上升34.9℃。通过对比实验得出,不同车型的汽车温度上升大小有所差异,车内不同位置的热环境参数区别较小。打开车内空调,调节为最大制冷、最大风量、吹面模式,车厢前后排座位吹风感强烈,开启空调后的前10min,车厢内空气温度下降明显,前排座位温度下降了37.0℃,后排座位温度下降了32.1℃。最后,本文基于儿童参数,利用PHS的LabVIEW程序,结合实测的车厢环境温度,模拟了儿童在车厢中的热应力变化过程。以直肠温度为主要生理症状判断指标,儿童在38℃时身体无法承受,40℃时中暑,42℃时死亡。1岁男孩在较低的70W/m~2代谢和较干燥的30%车厢相对湿度条件下,被遗留在从23.2℃开始温度上升的汽车内,48min会达到无法承受的状态,67min中暑,81min就有生命危险。若此车辆从环境温度38℃开始升温,则儿童在31min体温就不堪重负,49min中暑,63min就有死亡的危险。考虑儿童大声哭闹时代谢率急剧上升,以及人体水分蒸发引起车厢相对湿度增大,儿童的处境将更加危急,如儿童代谢率为100 W/m~2,车厢相对湿度为50%时,在关闭空调后的车内,儿童的致命时间将缩短到61min。年龄较大的儿童在车内的可允许暴露时间稍长,性别引起的时长差异较小。因此,在夏季,若看护者关闭车内空调后进行1~2小时的购物,而将儿童单独留在车厢,会对儿童的生命健康造成严重的危害。 【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U492.8;R179

【图文】：

蒸发热,计算逻辑

应用 PHS 预测婴幼儿遗留在汽车内中暑致命时间的研究式中SWreq——需求出汗率，W/m2。若求得 SWreq＞SWmax，，那么需求出汗率为最大出汗率，即 SWreq=SWmax。出汗率响应可以用一个时间常数为 10 分钟的一阶系统来描述。任一时刻的出汗率，是上一时刻预测出汗率与这一时刻所需求的出汗率的加权平均值，其计算如下：SWp =SWp ConstSW+SWreq (1-ConstSW)（ 2-50 ）式中SWp——预测出汗率，W/m2；ConstSW——常数，ConstSW=EXP（-1/10）。求得 SWp 后，预测蒸发热流密度按图 2-1 所示的逻辑进行计算。

蓄热量,分布变化,身体,直肠温度

图 2-2 身体内蓄热量的分布变化直肠温度可由下式计算：92Tcr-1.962Tre0-1.31TreTre0 式中Tre——直肠温度，℃；Tre0——上一分钟的直肠温度，℃。2.1.11 人体生理判定指标及输出值人体总失水率：SWtot SWtot SWp Eres式中SWtot——总失水率（累加计算），W/m2；SWp——预测出汗率，W/m2；Eres——呼吸蒸发热流，W/m2。

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