出汗暖体假人的研究现状与发展趋势

系统地回顾了出汗暖体假人的发展过程,介绍出汗暖体假人的测量系统及其测试方法,着重分析代表目前出汗暖体假人巅峰的"Walter"假人的特点;还对出汗暖体假人的应用领域进行了综述,展望了出汗暖体假人的发展趋势,即实现能够模拟人体非均匀出汗的出汗暖体假人、出汗暖体假人测量原理和方法的标准化、能够测量服装的局部热湿舒适性的出汗暖体假人、出汗暖体假人与服装之间的内气候、出汗暖体假人的皮肤。     

开放式局部热阻测试系统的实现

针对目前适用于单段暖体假人局部热阻测试系统较少的问题,结合康奈尔大学的单段暖体假人（Walter 出汗暖体假人）系统,设计搭建了开放式局部热阻测试系统并进行了局部热舒适性研究。采用该系统对Walter 出汗暖体假人的裸态和穿M 号全棉衬衣和休闲裤、穿大孔M号全棉短袖衫和休闲裤、穿小孔M号全棉短袖衫和休闲裤、穿全棉T恤和休闲裤等4种着装状态下共5种情况进行了整体热流密度、局部热流密度和服装热阻3 项测试。结果表明,开放式局部热阻测试系统可准确表示穿着不同服装条件下假人的局部热流密度数值,其整体热流密度误差不超过4.6W/m2 ,热阻误差不超过3.1%。     

暖体假人的出汗模拟方式与测量算法

应用出汗暖体假人来测量服装的热湿传递性能是服装热舒适性研究的重要手段。系统地回顾了出汗暖体假人的发展过程,对出汗暖体假人的出汗形式作了明确的分类,并详细阐述了不同出汗系统的设计原理、相应的测量算法以及可能的结果差异。通过分析指出,新型被动式出汗设计和一步法测量原理具有不需要任何假设条件就可以完成服装热阻和湿阻2个指标同时测量的特点,是比较先进且具有前途的方法,将会在出汗假人研制中得到更多的应用。     

基于暖体出汗假人的双层保暖内衣热舒适性研究

以男士双层保暖内衣为研究对象,使用暖体出汗假人同时测量了该内衣的热阻与湿阻,并使用三维人体扫描仪对其与暖体假人之间的空气层体积进行了测量,建立了空气层体积与保暖内衣热阻和湿阻之间的多项回归模型。结果显示,在内衣测量范围内,其热阻随着号型的增大先增加后减小,而湿阻则随着号型的增大逐渐增加。进一步研究发现,其透湿指数随着号型的增大逐渐减小,说明其热舒适性随着号型的增大而减弱。     

出汗暖体假人的研究现状与发展方向

较系统地概述国内外出汗暖体假人的研究状况和服装舒适性的表征方法;综述出汗暖体假人在日常服装、特种防护服装等研究中的应用,重点指出出汗暖体假人在皮肤非均匀出汗、局部服装舒适性测试及假人皮肤材质等方面存在的缺陷;提出出汗暖体假人最迫切的发展方向,即服装舒适性测试标准的统一。     

暖体假人的发展与应用

经过近百年的发展,暖体假人经历了由单段暖体假人向多段暖体假人、实体暖体假人向数值暖体假人、干态暖体假人向出汗暖体假人,再向可呼吸性暖体假人的发展历程。暖体假人应用则由最初的服装热阻测定扩展到环境及人体的热舒适性评价;最初的军事、航天航空领域扩展到建筑环境、大气环境以及极地、火灾等特殊或危险环境领域;最初的评价稳定环境下的人体热舒适性扩展到瞬态、非均匀环境下的人体热舒适性。未来假人必将向复杂化、智能化、高仿真化发展。     

服装热阻、湿阻的测量方法及影响因素

介绍了人体热量散失的两种方式,由此引入服装热阻和湿阻的含义及其表征意义。在此基础上,总结概括了测量纺织品材料、服装面料热阻和湿阻的测量设备及方法,进一步介绍了客观测量服装总热阻、湿阻的设备--出汗暖体假人,对其"两步测量法"与"Walter一步测量法"的测量原理、测量系统、计算方法进行了详细说明。文章还总结分析了服装本身、人体生理活动、环境条件三个方面对服装热阻和湿阻的单因素影响及综合影响。最后说明了服装热湿舒适性研究的具体意义,并展望其未来研究的发展趋势。     

服装及其面料热传递性能的测试与比较

新型织物模拟的暖体出汗假人能够测试服装的热阻和湿阻,传统平板式织物保暖仪可以测试各种纺织品热传递性能。采用这2种方法,对1组衬衣及其面料的热阻进行测试与比较。结果显示:平板保暖仪与暖体假人均具有较高的试验精确度和重现性,但暖体假人测试得到的服装及其附面层空气热阻与平板式织物保暖仪测试得到的织物及其附面层空气热阻有一定的差异。     

服装内空气层厚度对发热内衣热阻和湿阻的影响

服装的热阻和湿阻是影响服装热舒适性的重要因素。使用暖体出汗假人对4件不同号型的男士发热针织内衣的热阻与湿阻进行测试,并使用三维人体扫描仪和逆向工程软件获得了男士发热针织内衣与暖体假人之间的空气层厚度,在此基础上分别建立了空气层厚度与热阻和湿阻之间的多项式回归模型,用以对内衣的热阻和湿阻进行预测。结果表明,在所测号型范围内,发热内衣的热阻和湿阻均逐渐增加,但二者的增加率均为先增大后减少。进一步研究表明,4个号型的内衣中,M号发热针织内衣的透湿指数最高,所对应的空气层体积为1 888 cm3,说明M号发热内衣的热舒适性最好。     

应用男体出汗图谱的运动装设计与性能评价

运动装的结构设计影响其热湿传递性能,从而影响着装者的舒适性。本研究根据男体局部出汗分布特征和当前各种吸湿排汗面料的特性,设计不同面料拼接的几款运动装,采用34区段出汗暖体假人‘Newton’来客观评价所研发的人体绘图运动服装（Body Mapping Sportswear）的热阻、湿阻和透湿指数,并通过热应激预测（PHS）模型预测在各种环境条件下穿着运动装后的人体生理指标（包括皮肤温度、核心温度、出汗率、总出汗量）变化,从而评价所研制的运动装在不同环境下对人体的热调节作用。     

男士针织内衣热性能的测量与分析

为探明服装内空气层体积对男士针织内衣热性能的影响,并比较发热内衣与普通纯棉内衣热性能的差异,使用站立式暖体出汗假人分别对男士发热内衣及纯棉内衣的热阻与湿阻进行了测量,分别建立了2种内衣的空气体积与热阻和湿阻之间的多项回归模型。结果表明:在所测内衣尺码范围内,发热内衣的热阻和湿阻均逐渐增大,但二者的增加率均先增大后减小;而普通纯棉针织内衣的热阻和湿阻则先增大,达到一定值后逐渐减小;通过比较发现普通纯棉针织内衣的热阻和湿阻均高于相应尺码的发热内衣,但其透湿指数则小于相应尺码的发热内衣,说明发热内衣的热舒适性优于普通纯棉针织内衣。     

Comfort properties of 3D-knitted seamless female body armour vests

This paper reports the comfort properties of 3D-knitted seamless female body armour vests evaluated by using a thermal manikin. The vests were designed as a complete garment with eliminating the conventional cutting and sewing, to improve fit and comfort for female police officers. The vests were tested on thermal manikin dressed with vests only and manikin dressed with a police officer’s uniform including the vests. Both dry thermal insulation and evaporative resistance were evaluated for comfort properties. The results showed that five-layer assembly of fitted-vest provided an acceptable level of thermal insulation. However, the evaporative resistance of the loose-vest showed better results compared to the fitted-vest, which was proved by the lower surface temperature on the thermal imaging. This research established that the 3D-knitted seamless body armour vests can provide an effective solution for the body armour requirement for female officers. The results also suggested that increasing the number of layers will increase the weight and reduced level of comfort, however they were effective in providing the necessary protection from low-level stab threats, which was shown in the earlier publication.     

Thermal resistance of fabrics vs. thermal insulation of clothing made of the fabrics

The protection of a human body against the negative environmental factors, especially the cold, is one of the crucial functions of clothing. Clothing creates a thermal barrier between the human body and the surroundings. The protective efficiency of clothing goods depends mostly on thermal insulation properties of textile materials applied in clothing. The clothing design, fitting to a user’s body, and a number of layers also play an important role in the phenomenon of the heat exchange between the human organism and its surroundings. The thermal insulation properties of textile materials can be measured by means of different testing devices, such as the “skin model,” the Alambeta, the Permetest, and the Thermo Labo. A measurement of clothing goods from the point of view of their thermal insulation is performed using a thermal manikin. The article presents an investigation of thermal insulation properties of vests by means of thermal manikin. The investigated vests have been made of different textile materials: woven and knitted. The thermal insulation properties of fabrics applied in vests have been measured by means of the Alambeta. The article presents and discusses the relationships between the thermal insulation of vests according to the thermal manikin and the thermal resistance of fabrics applied in the vests.     

服装局部热阻与总热阻的动静态关系及其模型

为研究人体在静止站立和行走时服装局部热阻之间的比例关系,以及真人测试和假人测试服装总热阻之间的关系,利用热流计法对人体设定的10个部位测定热流密度,计算得到服装局部的热阻,通过面积系数计算得到站立和和行走状态的服装总热阻,然后对不同测试条件下各部位服装的动静态热阻进行线性拟合,得到拟合斜率,并探讨 了不同状态对服装热阻的影响。结果显示：动态热阻明显低于静态热阻,10个部位动静态模拟斜率依次为：0.72,0.75,0.87,0.74,0.75,0.83,0.82,0.95,0.61,0.64;斜率小于或等于0.76的部位受运动的影响显著。最后得到真人测试的静态热阻和动态热阻,真人和假人测试得到的静态热阻以及动态热阻之间的数字模型。     

Fractal approach to structure and thermal property of down fiber assembly

Down fiber assembly is a heterogeneous and hierarchical system whose structure can be hardly characterized. At the meantime, its thermal property is valuable for usage, it would guide design if the correlation between thermal performance and structure can be understood. In this paper, fractal approach was introduced to characterize the microstructure of down fiber assembly. Fractal dimensions of fiber assemblies are calculated by box-counting method and are found to be positively correlated with basic structural parameters such as fiber mass and volume fraction. Meanwhile, the results indicate that increasing fractal dimension will lead to an enhancement of thermal insulation performance.     

通风服装对人体热舒适的影响

为研究高温环境中降温服装对人体热舒适的影响,通过出汗暖体假人实验和真人着装实验分别研究了通风服的热湿性能以及对人体热舒适的影响。研究发现：当通风量为0.012 m3/s 时,通风系统的引进使服装的湿阻减小58%。男性受试者穿着通风服在25℃、相对湿度50%的环境条件下运动,其局部皮肤温度、平均皮肤温度均比风扇未打开时低;其中,胸部和腿部皮肤温度降低幅度最为明显;打开与关闭风扇两种实验条件下,受试者的局部皮肤温度以及平均皮肤温度有显著性差异。运动20 min 和休息20 min后,风扇打开时的平均皮肤温度比未打开时分别低2.4、0.9 ℃;研究表明该通风服装可用来作为改善人体热舒适的服装雏形。     

出汗热护式热板仪系统的设计分析与试验研究

为了解出汗热护式热板仪的工作原理及相关测量标准,对国际上2种典型的SGHP和M259B出汗热护式热板仪的设计特点进行分析,对相关标准下特别是等温湿阻和不等温湿阻的测量原理进行阐述。使用SGHP-10.5型热板仪测量了20块面料的热阻、等温湿阻和不等温湿阻,结果发现,外气流层温度设定的差异对测量结果没有影响。在湿阻测量中发现,等温湿阻比不等温湿阻普遍大,均值高17.7%,推断在不等温湿阻的二步法测量中,假设面料在干湿2种状态下的热阻相同是造成误差的主要原因。与文献中使用M259B型热板仪的测量数据进行比较发现,空板数据差异巨大,推测M259B型热板仪相较SGHP-10.5型存在更大的系统误差。     

电磁烘缸用隔热保温涂料的研究

通过实验,合成了一种有机硅树脂耐高温涂料。按耐高温涂料合成设计的要求选择了涂料所需的填料及助剂,通过对马口铁样板涂覆后的涂层的物理机械性能以及耐高温、隔热温差等性能的测试,证明所合成的涂料具有较好的耐高温、隔热保温性能。本研究所制备耐高温涂料主要用于电磁烘缸的内表面涂层进行隔热保温。