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高温专业服装设计数学建模高温专业服装设计数学建模介绍高温环境下的工作对工人来说是一项具有挑战性的任务。
在高温条件下工作的人员需要穿戴特殊的服装保护自己免受高温的影响。
高温专业服装设计数学建模是一种研究方法，通过使用数学模型和计算机仿真来设计和优化高温工作服。
本文将重点介绍高温专业服装设计数学建模的原理、方法和应用。
原理高温环境下的工作对身体的健康和安全提出了严峻的要求。
高温环境会导致体温过高、脱水、中暑等健康问题。
为了解决这些问题，需要设计出一种能够在高温环境中提供有效保护的工作服。
高温专业服装设计数学建模的原理是通过建立数学模型来描述高温环境下的热传导、蒸发和热辐射等物理过程，以及衣物、皮肤和周围环境之间的热交换过程。
通过模拟和计算，可以评估不同设计参数对服装性能的影响，并优化设计。
方法高温专业服装设计数学建模的方法涉及多个方面的知识和技术。
首先，需要了解高温环境下的热传导、蒸发和辐射传热机理，以及人体对高温环境的生理反应。
其次，需要确定服装的材料特性，如导热系数、吸湿性和透湿性等。
然后，需要建立数学模型来描述服装和人体之间的热传导和湿气传输过程。
最后，通过数值计算和计算机仿真来评估不同设计参数对服装性能的影响，并进行优化。
应用高温专业服装设计数学建模可以广泛应用于各个行业，如冶金、玻璃、化工等高温工作环境。
通过合理设计工作服，可以降低工人在高温环境下的疲劳程度，提高工作效率，降低职业病和事故发生的风险。
在冶金行业，高温专业服装设计数学建模可以用于设计炉工、冶金工和熔炼工等工人的工作服。
在玻璃行业，可以应用于设计玻璃熔化过程中的工作服。
在化工行业，可以用于设计化工厂的工作服。
结论高温专业服装设计数学建模是一种有效的方法，可以帮助设计出适应高温环境的工作服。
通过建立数学模型和进行计算机仿真，可以评估不同设计参数对服装性能的影响，并优化设计。
高温专业服装设计数学建模在各个行业中应用广泛，对提高工作效率和保护工人的身体健康和安全具有重要意义。
高温作业防护服数学建模高温作业防护服数学建模引言：随着工业进程的推动，许多行业对高温作业的需求越来越大，如冶金、石化、焊接等。
高温作业环境下，工人需要具备适当的防护装备来保护自己免受高温伤害。
本文将通过数学建模的方法，研究高温作业防护服的设计，以提高工人在高温环境下的工作效能和安全性。
一、问题的提出在高温作业环境下，工人长时间接触高温有可能导致体温过高、中暑以及烫伤等危害。
因此，设计一种合适的高温作业防护服至关重要。
问题1：如何设计出一种既能保护工人不受高温伤害，又能提高工人的工作效能的防护服？问题2：如何选择合适的材料和结构来制造高温作业防护服，以满足设计要求？二、建立数学模型1. 所需热量计算模型：在高温作业环境下，人体需要消耗额外的能量来保持体温平衡。
若将人体看作一个封闭的系统，其能量平衡方程可以表示为：Q + W = ΔU + ΔKE + ΔPE其中，Q表示从环境中吸收热量的能量，W表示人体通过工作所做的功，ΔU为系统内部能量的变化，ΔKE为动能变化，ΔPE为势能变化。
2. 材料导热计算模型：防护服应具备良好的导热性能，以避免热量在服装内部的积聚。
材料的导热计算模型可以用以下公式表示：Q/A = (k * ΔT) / d其中，Q/A表示单位面积内的热量流量，k为材料的导热系数，ΔT为温度差，d为厚度。
3. 防护服热阻计算模型：热阻是指防护服材料阻止热量流动的能力。
防护服热阻的计算模型可以表示为：R = d/ (k * A)其中，R为热阻，d为材料的厚度，k为导热系数，A为面积。
4. 防护服的设计优化模型：防护服的设计需要综合考虑工人的工作效能和安全性。
因此，可以通过最小化目标函数的方法，建立一个优化模型，使得工人在高温环境下的工作效能最大化，同时高温的伤害最小化。
三、数学模型求解在实际操作中，可以采用数值方法求解上述数学模型，如有限元法、数值优化算法等。
四、实际应用该数学模型可以用于高温作业防护服的设计，并且通过实际的工程案例进行验证和改进。
高温作业专用服装设计数学建模引言高温作业条件下工作人员需要穿着专用的服装，以保护身体免受高温的伤害。
本文将通过数学建模的方法，探讨高温作业专用服装的设计问题。
通过分析热传导理论、热耗散原理和人体工程学等知识，以及使用数学模型和计算机仿真，设计出一款适合高温作业的专用服装。
背景知识热传导理论热传导是指热量通过材料的传递现象。
根据傅里叶热传导定律，热量的传导速率与温度梯度成正比。
在高温作业环境中，人体会产生大量的热量，若无法及时散热，可能导致中暑等严重后果。
热耗散原理热耗散是指热量通过热辐射、对流和传导等形式散发到周围环境的过程。
在高温作业中，热耗散是消耗热量的主要方式。
通过合理设计服装的热耗散特性，可以提高服装的散热能力，保护工作人员的身体。
人体工程学人体工程学是研究人体与工作环境之间的相互关系的学科。
通过了解人体特性，合理设计服装的结构和尺寸，可以使工作人员感到舒适，提高工作效率。
设计目标根据上述背景知识，我们的设计目标是设计一款高温作业专用服装，要求具有以下特点：•热传导小：降低热量对人体的传递，减轻体感温度。
•散热快：提高服装的热耗散能力，加速热量的散发。
•舒适性好：根据人体工程学原理，设计服装的结构和尺寸，使工作人员感到舒适。
数学建模为了实现上述设计目标，我们将使用数学建模的方法进行分析和设计。
下面是我们设计过程中使用的数学模型：热传导模型根据热传导理论，我们可以建立服装材料内部热传导的数学模型。
通过对材料的热传导特性进行数学描述，可以计算出热传导速率，从而评估服装材料的热传导性能。
热耗散模型热耗散是指热量通过热辐射、对流和传导等形式散发到周围环境的过程。
我们可以建立服装的热耗散模型，计算出服装的散热能力，并通过改变服装结构和材料来提高散热效果。
人体工程学模型人体工程学模型可以帮助我们了解人体的尺寸和特性，通过数学计算和计算机仿真，我们可以获得人体在不同环境下的舒适度评估。
根据评估结果，我们可以调整服装的尺寸和结构，使其更符合人体工程学原理。
高温作业专用服装设计的数学建模高温作业专用服装是一种必要的防护装备，能够保护工作人员的人身安全，减轻在高温作业中所受到的伤害。
然而，高温作业专用服装设计的过程中需要考虑许多因素，如材料的防火性能、舒适度、透气性等。
因此，通过数学建模来优化设计方案是十分必要的。
首先，我们需要对高温作业过程中可能出现的不同状况进行分析。
由于高温作业地点的环境条件不同，高温作业服装的设计也需要根据具体情况进行调整。
比如，在高温环境下，热量可能会使工作人员出现中暑、热痉挛等症状，同时高温作业中的火灾风险也需要进行考虑，因此防火性能是高温作业服装设计中的要点。
然后，我们需要对服装的材料进行分析，选择合适的材料使用在高温作业服装上。
其中，防火性能是评定高温作业专用服装的重要指标之一。
通常使用的材料有聚苯乙烯纤维、硅胶纤维、聚丙烯纤维等。
这些材料的吸湿性、透气性等特点也需要考虑，从而保证高温作业人员在穿戴服装时的舒适度。
在选择好材料后，我们可以通过数学建模的方法来分析服装的隔热性能、透气性能等指标。
建立热传导方程和热平衡方程，通过计算相应的参数，从而得出服装的隔热性能。
此外，我们还可以使用MATLAB等数学建模软件对服装的透气性能进行分析，模拟气体通过织物孔隙流动的过程，计算透气度指标。
最后，在设计高温作业专用服装时，我们还需要考虑服装的外观和使用方式等因素。
一般来说，高温作业服装的外观需要简洁、实用、耐磨损，能够支持工作人员的活动。
同时，我们还需要考虑服装的结构和带子等细节设计，以确保服装的舒适度和防护性能。
综上所述，通过数学建模的方法，我们可以对高温作业专用服装的设计进行全面的优化和分析，选择合适的材料和方案，最大化保障工作人员的安全和舒适度。
同时，这也为我们今后进行高温作业专用服装设计提供了重要的思路和方法。
高温作业专用服装设计的数学建模
高温作业专用服装设计是一项非常具有挑战性的任务，需要考虑到人体在高温环境下
的生理特点以及热传导、蒸发和辐射等因素对热交换的影响。
本文将通过数学建模的方法，对高温作业专用服装的设计进行研究和优化。
我们需要了解人体在高温环境下的散热机制。
根据生理学研究，人体散热的主要机制
有三种：传导、对流和辐射。
传导是通过物质的直接接触和分子的传递来传导热量；对流
是通过流体的对流运动来带走热量；辐射是通过电磁波的辐射来传递热量。
在高温环境下，由于空气温度较高，传导和对流成为主要的散热机制。
接下来，我们将考虑到高温作业专用服装的主要功能是帮助人体散热并保持舒适。
根
据这个目标，我们可以建立如下的数学模型：
1. 传导的数学模型：
传导是服装和人体之间的直接接触，可以通过传热学的基本原理来描述。
传热学
中的一个经典模型是傅里叶热传导定律，可以使用如下的方程描述：
q = - k * A * (dT / dx)
q 是通过传导传递的热量，k 是传导系数，A 是传热面积，dT/dx 是温度梯度。
在高温环境下，通过选择合适的材料和设计合理的传热面积，可以最大限度地减
小传热损失。
通过数学建模的方法可以对高温作业专用服装的设计进行研究和优化。
通过建立传导
和对流的数学模型，并将其结合起来，可以得到一个全面考虑热传导和对流效果的热传导
模型，进一步优化服装的设计参数，提高穿着者在高温环境下的舒适度和安全性。
高温作业专用服装设计数学建模高温作业专用服装设计数学建模1. 引言在高温环境下进行作业是一项极具挑战性的任务。
高温不仅会对工人的身体健康产生危害，还可能导致工作效率下降甚至事故发生。
为了保障工人的安全和提高工作效率，设计一种适用于高温作业的专用服装至关重要。
本文将尝试使用数学建模方法来设计高温作业专用服装。
2. 问题描述高温作业环境下，工人需要面临高温、高湿、高压等因素的综合作用。
因此，在设计专用服装时需要考虑以下因素：- 舒适性：材料的透气性能、吸湿性和排汗性能对工人的舒适性有很大影响。
- 保护性：服装的隔热、防火、防辐射等性能需要保护工人免受高温环境的侵害。
- 耐用性：由于高温环境下的工作特殊性，服装需要具备耐高温、耐磨损和抗老化等特点，以保证服装的使用寿命。
3. 数学建模为了设计出满足上述要求的高温作业专用服装，我们可以运用数学建模方法如下：- 确定目标函数：我们将以工人的舒适度和服装的保护性能为优化目标，设计出一种材料组合，使得目标函数达到最大化。
- 建立模型：我们可以利用多元线性回归模型来描述材料的特性与目标函数之间的关系。
通过分析不同材料的吸湿性、透气性、隔热性等指标，我们可以建立一个数学模型来描述服装的性能。
- 参数优化：通过遗传算法、模拟退火等方法，可以求解出最佳的参数组合，来满足高温作业的需求。
4. 模型验证在数学建模的过程中，我们需要进行实验验证，以验证模型的准确性和有效性。
通过实验室测试和实际高温作业场景下的试验，可以对材料和设计方案进行评估和验证。
如果模型预测的结果与实际测量值相符，那么我们可以认为设计方案是可行的。
5. 结果与讨论根据数学建模的结果，我们可以得出高温作业专用服装的设计方案。
通过结合不同材料的优势，我们可以制定出一种符合要求的服装，从而提高工人的舒适度和作业效率，降低工作事故的风险。
6. 结论通过数学建模的方法，我们可以在设计高温作业专用服装时，提供科学的依据和方法。
高温作业专用服装设计的数学建模1. 引言1.1 高温作业专用服装设计的数学建模简介在高温环境下进行作业是一项极具挑战性的任务，特别是在需要长时间接触高温的情况下，员工需要穿着专门设计的高温作业专用服装来保护自己免受热源伤害。
而设计这些高温作业专用服装需要考虑许多因素，比如材料的选择、热阻性能、透湿性能、舒适性以及耐热性能等。
数学建模在高温作业专用服装设计中发挥着重要的作用。
通过数学建模，设计师可以更好地理解热传导、透湿性以及舒适性等物理现象，从而优化设计方案，确保服装在高温环境下具有良好的保护效果和穿着舒适性。
本文将重点介绍高温作业专用服装的数学建模方法，包括材料选型的数学建模、热阻的数学建模、透湿性能的数学建模、舒适性的数学建模以及耐热性能的数学建模。
通过对这些关键指标的数学建模，设计师可以更好地理解服装在高温环境下的表现，进而改进设计方案，提高服装的保护效果和穿着舒适性。
通过数学建模，高温作业专用服装设计可以更加科学和精准，为工作者提供更好的保护。
2. 正文2.1 高温环境下工作服材料选型的数学建模在高温环境下工作服的材料选型是设计高温作业专用服装的关键之一。
通过数学建模可以帮助我们选择合适的材料，并优化设计方案，以确保工作人员在高温环境下的安全和舒适。
我们需要考虑材料的热传导性能。
热传导性能决定了材料对热量的传递速度，直接影响着工作服的隔热性能。
通过数学模型可以计算不同材料的热传导系数，从而选择具有较好隔热性能的材料。
材料的抗拉强度和耐磨性也是关键因素。
数学建模可以帮助我们预测不同材料在高温环境下的机械性能，包括抗拉强度、耐磨性等指标。
这些指标直接影响着工作服的耐久性和安全性。
材料的透气性和吸湿性也需要考虑。
数学模型可以帮助我们计算不同材料的透气性能和吸湿性能，以确保工作服在高温环境下具有良好的透气性和舒适性。
2.2 高温作业专用服装热阻的数学建模高温作业专用服装热阻的数学建模是在设计高温环境下工作服时必不可少的一部分。
高温作业专用服装设计的数学建模随着现代工业的不断发展，很多工作人员需要在高温环境下从事生产作业，这就需要他们穿上专用的高温作业服装，以保证其安全和健康。
因此，为了更好的设计高温作业专用服装，有必要对其进行数学建模。
首先考虑高温环境下人体的热交换特性。
由于人体是处于一个温度恒定的系统中的，因此这个系统的热交换遵循热力学第一定律，即能量守恒原则。
热交换的形式可以分为三类：传导、对流和辐射。
传导是通过固体物质中的分子之间的互相碰撞来实现的；对流是通过气体或液体的流动来实现的；辐射是通过发射或吸收辐射能量来实现的。
接着考虑高温作业服装的设计。
从热交换的角度分析，高温作业服装的设计需要考虑以下几个方面：1.降低传导热流：高温作业服装需要采用多层材料结构，最外层需要采用较低的导热系数材料，并且不应该有大面积直接接触皮肤的区域，以减少传热。
2.促进对流换热：高温作业服装的设计应当能够促进对流换热。
对流换热能够通过向气流增加动量、改变气流方向、凸出等方法来实现。
3.降低辐射热流：高温作业服装需要采用具有较高反射率的材料，并且使其表面光洁度高，以减少辐射热流。
4.其他因素：高温作业服装还应考虑酸碱性、易燃性、电绝缘性等因素。
设高温作业服装的传导热流为q1，对流热流为q2，辐射热流为q3，总热流为q。
其中，q=q1+q2+q3q1=-kAdT/dxq2=hA(T-Ta)其中，k为传导热系数，A为通过材料表面的面积，dT/dx为在梯度方向上的温度变化，h为对流传热系数，Ta为环境温度，e为材料的辐射系数，σ为斯特藩-玻尔兹曼常数，T为材料表面温度。
从模型中可以看出，高温作业服装的设计需要注意以下几个方面：1.选择热传导系数低的材料，比如陶瓷纤维、石墨等材料。
2.增加对流传热系数，比如通过加大气流速度、使用冷却装置等方法。
3.使用高反射率、光洁度好的材料，比如镀银的材料。
综上所述，高温作业服装的设计需要考虑多个因素。
通过数学建模，不仅可以使得设计更加科学、合理，而且还可以控制服装的热交换特性，以提高工作人员的安全性和舒适度。
高温作业专用服装设计数学建模引言高温作业环境中，工人的安全和舒适性是至关重要的。
为了满足这些需求，设计一套高温作业专用服装至关重要。
该文档通过数学建模的方法，解决了高温作业中服装设计的相关问题。
问题概述高温作业中，工人面临着高温、高湿度、高辐射等不利环境因素，因此需要一套专门设计的服装。
这套服装应该能够有效地降低工人身体的热负荷，保护工人的皮肤免受热伤害，并保持适当的湿度和通风效果。
在进行服装设计数学建模之前，需要解决以下问题：1.如何确定工人在高温环境中的热负荷？2.如何设计出能够降低热负荷的服装？3.如何增强服装的湿气调节和通风效果？数学建模热负荷模型为了确定工人在高温环境中的热负荷，我们可以使用热平衡方程来建立热负荷模型。
热平衡方程可以表示为：M−W+C−R−E=0其中，M是工人在高温环境中的代谢热量，W是工人通过皮肤和呼吸的方式散热的热量，C是工人通过辐射散热的热量，R是工人所穿服装阻止散热的热量，E 是工人蒸发汗液所需要的热量。
服装设计模型为了设计能够降低热负荷的服装，首先需要确定服装的材料和结构参数。
我们可以使用传热学的理论来建立服装设计模型。
以服装的热阻为设计变量，我们可以优化热阻的分布，以最大限度地降低工人的热负荷。
湿气调节和通风模型为了增强服装的湿气调节和通风效果，我们可以通过热湿传递的理论来建立湿气调节和通风模型。
通过优化服装的湿气调节和通风结构，我们可以增强服装的湿气调节和通风效果，保持适当的湿度和通风性。
结果分析基于以上建模，我们可以设计并制造一套高温作业专用服装。
该服装根据工人在高温环境中的热负荷模型，具有良好的热阻分布，能够有效地降低工人的热负荷。
同时，该服装根据湿气调节和通风模型，具有良好的湿气调节和通风结构，能够保持适当的湿度和通风效果。
结论通过数学建模的方法，我们成功地解决了高温作业专用服装设计中的相关问题。
我们设计的服装能够降低工人的热负荷，保护工人的身体免受热伤害，并保持适当的湿度和通风效果。
高温作业专用服装设计的数学建模作者：陈天同崔世宝鲍骏来源：《科技创新导报》2019年第31期摘; ;要：在高温环境下进行工作具有极高的危险性，因此人们往往会在工作时穿上专用的热防护服以保证自身安全。
高温环境下工作时的专用服装一般都是三层织物材料组成的。
热防护服装是应用最为广泛的高温防护服装。
目前关于热防护服装的设计集中在热防护性能的测定、建立热防护服装内部的传热模型以及发展测定热防护性能的试验方法等。
研究的是在一定的环境温度下，身着热防护服的假人的皮肤温度变化的热传导模型。
关键词：热防护服; 热传导微分方程; 最优化模型; 最优厚度; Matlab软件中图分类号：O175.2;TS941; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 文献标识码：A; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;文章编号：1674-098X（2019）11（a）-0119-06Abstract： It is very dangerous to work in high temperature environment， so people often wear special thermal protective clothing to ensure their own safety. The special clothing when working in high temperature environment is generally composed of three layers of fabric. Thermal protective clothing is the most widely used high temperature protective clothing. At present， the design of thermal protective clothing focuses on the measurement of thermal protection performance， the establishment of heat transfer model in thermal protective clothing and the development of test methods for measuring thermal protection performance. In this paper， the heat conduction model of skin temperature change of dummies dressed in thermal protective clothing at a certain ambient temperature is studied.Key Words： Thermal protective clothing; Heat conduction differential equation; Optimal model; Optimal thickness; Matlab software1; 問题的重述1.1 问题的背景当人们的工作环境超过了人体舒适温度，就极容易发生危险。
因此，在高温环境下，人们为了更加安全地工作，通常需要穿上高温作业情况下的专用服装也就是热防护服。
这种服装主要由三层织物材料构成。
第一层与外界环境接触，记为I层，第三层和皮肤之间存在空隙，将空隙层记为Ⅳ层，其余两层为Ⅱ层和Ⅲ层。
1.2 问题的相关信息（1）题目中给出了专用服装材料的参数值，包括密度、比热、热传导率和厚度。
（2）把假人体内的温度控制在并放在实验室的高温环境中，测量得到了假人的皮肤外侧温度变化情况即附件2。
1.3 需要解决的问题（1）根据在环境温度为75℃、Ⅱ层厚度为6mm、Ⅳ层厚度为5mm、工作时间为90min 情况下得到的假人皮肤外侧的温度（即附件2）以及附件1的相关信息，建立相应的数学模型，计算出其温度分布，并生成假人皮肤外侧温度分布的Excel文件。
（2）在外界环境温度为65℃、Ⅳ层的厚度为5.5 mm时，试确定Ⅱ层的最优厚度，同时满足以下两个条件：在工作时间为60min时，假人皮肤外侧温度不超过47℃;假人皮肤外侧温度超过44℃的总时间不能超过5min。
（3）在外界环境温度为80℃的情况下，确定Ⅱ层的最优厚度和Ⅳ层的最优厚度，同时满足以下两个条件：假人工作30min时，皮肤外侧温度不超过47℃;且皮肤外侧温度超过44℃的时间不超过5min。
2; 问题的分析2.1 问题一的分析问题一中要求建立假人的皮肤外侧温度的数学模型如图1所示，得出温度分布。
由于温度分布不均匀，因此热量会从温度较高的地方转移到温度较低的地方，也就是各层之间会发生热传导。
由于热防护服不能完全阻挡外界的大部分辐射，所以在传热的过程中，热辐射不能被忽略掉。
但是空气间隙层的厚度值不是很大，相对来说热对流的影响较小，所以热对流可被忽略掉。
另一方面，温度会随时间的变化而发生相应的变化，因此，本题中的热传导属于非稳态导热。
因此，在解决问题时要先建立起一个一般情况下的导热微分方程，然后利用热传导定律和能量守恒定律得到热传导微分方程。
最后利用热传导微分方程和单值性条件建立起数学模型，得到温度分布情况。
2.2 问题二的分析对于问题二的分析，问题二要求在满足工作时间为60min时假人皮肤外侧温度小于等于47℃和假人皮肤外侧温度大于44℃的总时间不能超过5min这两个标准的情况下，得出第层的最优厚度。
题目中条件改变为外界的环境温度为65℃，Ⅳ层的厚度为5.5mm。
因此，由题意知，在确定第Ⅱ层的最优厚度时，要满足两个约束条件，才能合理地求解出第Ⅱ层厚度的最优解。
即约束条件1：在工作60min时，假人皮肤的外侧温度不得高于47℃;约束条件2：在确保满足约束条件1的情况下，在开始工作的前5min，假人的皮肤外侧温度不能高于44℃。
综上所述，利用模型一中所建立的热传导模型，将环境温度变换为65℃。
此问题中我们需要运用模型一中的热传导模型来求得最优解。
2.3 问题三的分析对于问题三的分析，问题三题目中要求既满足在假人工作30min时，皮肤的外侧温度不大于47℃又满足外侧温度高于44℃的时间不能够超过5min，求解Ⅱ层和Ⅳ层的最优厚度。
因此，此题需要在问题二的基础上，考虑环境温度改变为80℃，并且所求的最优厚度变为Ⅱ层和Ⅳ层，此问题中我们运用问题一中的热传导模型。
3; 模型的假设（1）假设题目中所发生的热传递是一维的;（2）忽略热对流;（3）假人身体上各处的温度大小相等;（4）各层之间的温度分布是连续变化的;（5）热传递是沿垂直于皮肤方向进行的。
4; 模型的建立与求解4.1 问题一的模型建立与求解4.1.1 问题一的模型建立在热防护服中的热传递模型：本题需要建立起高温作业专用服装——热防护服的热传递模型，由题目中已知信息可知：环境温度即为I层左侧开始向热防护服传导温度，Ⅳ层右侧即为假人皮肤的温度。
首先对附件2中的90min实验数据进行观察，可以得知初始时刻假人人体初始温度，然后在0s～1745s时间内假人人体温度由逐渐变为并保持不变。
最后对0s和5400s这个过程的数据进行整合分析，得到图2假人皮肤外侧温度变化，如图2所示。
由圖2可知，在0s～5400s的时间内，假人皮肤外侧的温度的变化为渐变过程，最终温度保持在了48.08℃，假人皮肤外侧温度随处在环境中的时间的变化而变化，说明了此温度变化的过程为非稳态变化过程。
根据热传递的偏微分方程可得专用服装材料各层的偏微分方程分别为：式中，CⅠ、CⅡ、CⅢ分别为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ层的比热容;为各层的温度;t为时间;λ1，λ2，λ3分别为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ各层的热传导率;te为在高温中的工作时间;为关于x的取值范围（i=1，2，3，4，5），;r1，r2，r3分别为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ的厚度。
设置热防护服的左右边界条件，右边界温度取自附件2——假人皮肤外侧的测温度表格中的温度，模型的建立中已有边界条件的建立。
在附件2中，当温度在0℃～5400℃范围内变化时，选取温度变化点作为温度突变点，构建函数，建立矩阵，再将所构建的函数作为条件，在Matlab软件中进行矩阵的求解与运算。
第Ⅳ层的温度可由附件2中所给数据求得。
利用有限差分式解得第Ⅳ层与第Ⅲ层之间的函数关系式，再由所确立的热防护服第Ⅲ层的函数关系式，继而推演出热防护服[4]第Ⅱ层的函数关系表达式，同理得出热防护服第Ⅰ层的函数关系表达式。
第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ层所构建的函数表达式分别如下所示：最后得出温度分布的Excle表格。
4.2 问题二的模型建立与求解4.2.1 问题二的模型建立每层材料高0.01℃所需要的热量为：在附件2中可以得知在工作环境为75℃，工作时间为90min的情形下，假人皮肤外侧温度在578s时，温度超过了47℃，且在274s时，温度超过了44℃，当环境温度改变为65℃时，该模型的最优解为温度在一时间点超过44℃后，在5min之内，假人皮肤外侧温度不得超过44℃。
用来表示穿透材料后热辐射减少量的γ消光系数方法，此方法与材料透射率τ和材料厚度ri有关[4-5]。
所以在不同材料的表面的热辐射能量为：问题二的解决需要利用问题一中所建立的热传导模型。
与第一题不同的是，本题中外界环境的温度变为65℃。
4.2.2 问题二的模型求解4.3 问题三的模型建立与求解4.3.1 问题三的模型建立已知问题三中要求在环境温度为80℃，求解Ⅱ层和Ⅳ层的最优厚度，确保工作30min 时，假人的皮肤外侧温度不超过47℃，并且超过44℃的时间不得超过5min。
因此利用问题二的模型基础，将环境温度改变为80℃，并且把所求的最优厚度改变为第Ⅱ层和第Ⅳ层，外加问题一中的热传导模型进行求解。
利用Lingo软件对以上约束条件进行求解分析，可以得到在环境温度为80℃时，要确保在工作30min时，假人皮肤外侧温度不得高于47℃，且超过44℃的时间不超过5min。
则第Ⅱ层和第Ⅳ层的最优厚度分别为：5; 模型的评价与推广5.1 模型的评价5.1.1 模型的优点（1）对于本题所建立的模型与实际相对贴合，从实际出发，在生活中有其实际意义，在日常工作中通用性较强。
（2）利用Matlab软件所绘制的温度分布三维模型，使数据结果更为直观和清晰，操作简洁便利。
（3）所建立的模型数据处理较为精确，利用函数表达式更为准确地表达出各个变量之间的关系。
5.1.2 模型的缺点由于题中给出的数据较为繁多，处理不易，导致考虑问题以及解决方案不能全面分析，以致会忽略其他影响因素较小的方面。
5.2 模型的推广通过本题所建立的模型以及利用模型所求的解决结果，我们得到了在一定高温工作环境下，热防护服温度随时间变化而发生的非稳态变化，让人们能够在高温以及其他适当环境中，更好地在生活中得到正确的应用。
