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专利号: 201910260053X
申请人: 阜阳师范学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于遗传算法与非线性规划对高温防护服的研究方法,其特征在于:包括如下步骤:(1)建立数学模型

a.根据给定的实验数据,使用MATLAB进行图像的绘制并对数据进行多项式拟合,进反复试验发现选用三次方的拟合结果最贴合实际情况,以此结果进行进一步的求解;

b.将防护服由外向内分为第I层、第II层、第III层和第IV层;

c.通过对热传递公式的进一步优化,从而建立了各层高温防护服材料的热传递模型;

d.使用步骤a中给的数据进行的三次多项式拟合结果,得到确切的边界函数,添加线性的辅助函数将非齐次的边界问题转化为齐次边界,结合傅里叶级数求解热方程;

e.最后利用MATLAB软件中PDE工具箱绘制模型中所需要的图像,再通过模型计算得到各层在各个时间的温度,汇总为温度分布EXCEL表;

(2)预测防护服II层最优厚度

A、在上述步骤(1)的基础上,将所得温度分布函数设定相关约束条件,使之满足在工作

60分钟时,假人皮肤外侧温度不超过47℃,且超过44℃的时间不超过5分钟,其中II层厚度为变量;

B.根据建立的目标函数和约束条件建立非线性规划模型;

C.使用遗传算法进行50、100、150、200、300、400代的迭代求解;

D.最后确定II层的最优解;

(3)预测防护服II层和IV层的最优厚度

A.在步骤(2)的基础上增加了一个变量IV层厚度,在满足约束条件的前提下,分别取II层和IV层的厚度最小值,目标函数仍是防护服材料总厚度;

B.对所建模型进行求解,同时结合模拟退火算法,进行高级算法的演算;

C.通过MATLAB的运行得到II层的最优解和Ⅳ层的最优解。

2.根据权利要求1所述的基于遗传算法与非线性规划对高温防护服的研究方法,其特征在于:所述步骤(1)、(2)和(3)中的热传递是一维方向内的传导,并且导热均匀。

3.根据权利要求1所述的基于遗传算法与非线性规划对高温防护服的研究方法,其特征在于:所述防护服的每层材料之间间隙较小可以忽略且各材料材质均匀。

4.根据权利要求1所述的基于遗传算法与非线性规划对高温防护服的研究方法,其特征在于:所述防护服各层材料之间的温度分布变化是连续的,但温度梯度是可跳跃的。

5.根据权利要求1所述的基于遗传算法与非线性规划对高温防护服的研究方法,其特征在于:所述步骤(1)过程中,将体内温度控制在37℃的假人放置在实验室的高温环境中,测量假人皮肤外侧的温度,用以模拟真人在实际环境中的情况变化。

6.根据权利要求1所述的基于遗传算法与非线性规划对高温防护服的研究方法,其特征在于:所述步骤(1)的环境温度为75度,工作时间为90分钟。