适于CFD数值仿真的人体热调节模型建模分析

CFD技术对室内热环境的数值模拟汪晓华1,李　超2(1.内蒙古轻化工业设计院有限责任公司;2.内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院,内蒙古呼和浩特　010000) 摘　要:采用CFD技术中的Fluent软件对某建筑物室内冬季采暖热环境进行了数值模拟,通过对不同热源温度下,室内不同高度处温度场的分析,提出了满足规范要求和人体舒适度要求的热源温度。

为相关系统的采暖设计提供了参考。

关键词:CFD;Fluent;热环境;数值模拟 中图分类号:T U831.2 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)23—0121—03 现代人们的工作压力越来越大,室内的工作时间也越来越长。

因此舒适的室内热环境,对工作人员的身体健康和工作效率有很大的影响。

同时,适宜的室内温度也是建筑节能考虑的重要因素。

在传统的暖通空调设计与分析方法已不能满足现代建筑的要求的情况下,采用CFD技术进行暖通空调的辅助设计、相关节能分析及系统的优化运行越来越受到研究人员的青睐[1]。

江向阳[2]利用CFD仿真软件对广东地区某一使用风机盘管的夏季空调建筑室内温度场、速度场进行模拟仿真,得出了夏季空调情况下该建筑的室内温度场和气流组织分布,结果分析表明,其室内平均温度及送风温差满足《公共建筑节能设计标准》。

李司秀等[3]使用了CFD软件对某体育场观众区和赛场进行了三维数值模拟,分析模拟的结果表明:观众区和赛场气流组织是满足设计要求的,温度、速度、PMV、PPD、空气龄均较为合适。

采用CFD技术对北方某建筑物室内冬季暖风环境进行了数值模拟,为室内采暖系统的设计及合理布局提供了依据。

1　计算方法采用CFD模拟软件Fluent对室内的热环境进行模拟。

Fluent是目前国际上比较流行的商用CFD 软件包,在国内外有广泛的应用,只要是涉及流体、热传递及化学反应等工程问题,都可以用Fluent进行计算。

它可以准确模拟采暖通风过程中空气的流动、热量的传导、污染物的输移等物理现象。

数值人体模型的建立方法及其研究发展综述作者：赵阳， 端木琳， 李祥立， 张腾飞， ZHAO Yang， DUANMU Lin， LI Xiang-li， ZHANG Teng-fei作者单位：大连理工大学土木水利工程学院刊名：建筑热能通风空调英文刊名：BUILDING ENERGY & ENVIRONMENT年，卷(期)：2010,29(1)1.Hagino M;J Hara Development of a method for predicting comfortable airflow in the passenger compartment 1992(Series 922131)2.Matsunaga K;F Sudo Evaluation and measurement of thermal comfort in the vehicles with a new thermal manikin 1993(Series 931958)3.袁修干人体热调节系统的数学模拟 20054.A P Avolio Multi-branched model of the human arterial system 19805.Shitzer A;Eberhart R C Heat Transfer in Medicine and Biology Analysis and Applications 19856.Shin-ichi Tanabe;Kozo Kobayashi;Junta Nakano Evaluation of thermal comfort using combined multi-node thermoregulation and radiation models and computational fluid dynamics 20027.Gagge A P A standard predictive index of human response to the thermal environment 1986(02)8.Gagge A P;Stolwijk J A J;Nishi Y An effective temperature scale based on a simple model of human physiological regulatory response 1971(01)9.Kerslake D M;Waddle J L The Heat Exchange of Wet Skin 195810.Givoni B;Goldman R F Predicting rectal temperature response to work,environment,and clothing 197211.Wissler E H Mathematical simulation of human behavior using whole-body models 198512.P O Fanger Thermal comfort 197013.Fiala D Dynamic Simulation of Human Heat Transfer and Thermal Comfort 199814.Hui Zhang Human Thermal Sensation and Comfort in Transient and Non-Uniform Thermal Environments 200315.Guan Yazheng;Bron W J;Mohammad H H Literature review of the advances in thermal comfort modeling 2003(02)16.王良海突变热环境下人体热反应的研究 199217.Naiping Gao;Jianlei Niu;Hui Zhang Coupling CFD and human body thermoregulation model for the assessment of personalized ventilation[外文期刊] 2006(03)18.Shengwei Zhu;Shinsuke Kato;Ryozo Ooka Development of a computational thermal manikin applicablein a nonuniform thermal environment[外文期刊] 2007(04)19.B W Jones;Y Ogawa Transient interaction between the human and the thermal environment 199320.朱颖心建筑环境学 200521.Zheng Lou;Wenjei Yang Whole body heat balance during the human thoracic hyperthermia 199022.Werner J Mathematical treatment of structure and function of the human thermoregulatory system 197723.Wissler E H Mathematical simulation of human thermal behavior using whole body models 198524.Konz S;Hwang C;Dhiman B An experimental validation of mathematical simulation of human thermoregulation 1977(01)25.Gordon R G The Response of Human Thermoregulatory System in the Cold 197426.Hillel Arkin;Avraham Shitzer Model of Thermoregulation in the Human Body[EEC-148] 198427.Hemmel H T Regulation of interaal body temperature 196828.甘声华生理学 200629.Xu L X;Chen M M;Holmes K R Theoretical analysis of the large blood vessel influence on the local tissue temperature decay after pulse heating 1993(02)30.王补宣;王艳民生物传热基本方程的研究 1993(02)31.Shitzer A;Stroschein L A;Vital P Numerical analysis of an extremity in a cold environment including countereurrent arterial-venous heat exchange 199732.Weinbaum S;Jiji L M;Lemons D E Theory and experiment for the effect of vascular microstructure on surface tissue heat transfer-part I:Anatomical foundation and model conceptualization 198633.Chato J C Fundamentals of Bioheat Transfer 198934.Pennes H H Analysis of tissue and arterial blood temperature in the resting forearm 194835.Fu G A Transient 3-D Mathematical Thermal Model for the Clothed Human 199536.Wissler E H A review of human thermal models 198837.Charlie Huizenga;Zhang Hui;Edward Arens A model of human physiology and comfort for assessing complex thermal environments[外文期刊] 2001(6)38.Dusan Fiala;Kevin J Lomas;Martin Stohrer Computer prediction of human thermoregulatory and temperature responses to a wide range of environmental conditions 200139.Dusan Fiala;Kevin J Lomas;Martin Stohrer A computer model of human thermoregulation for a wide range of environmental conditions:the passive system 199940.M Salloum;N Ghaddar;K Ghali A new transient bioheat model of the human body and its integration to clothing models[外文期刊] 2007(4)41.P O Fanger Thermal Comfort 198242.Dhiman D B Simulation of a Human Thermoregulatory System with Dry Ice Cooling 197443.Konz S A Computerized prediction of physiological responses to work environments 197944.Gordon R G;Roemer R B;Horvath S M A mathematical model of the human temperature regulatory system-transient cold exposure response 197645.Gordon R G The Response of a Human Temperature Regulatory System Model in the Cold 197446.Werner J;Buse M Three-dimensional simulation of cold and warm defense in man 1986(05)47.Kuznetz L H A two-dimensional transient mathematical model of human thermoregulation 1979(05)48.J A J Stolwijk A Mathematical Model of Physiological Temperature Regulation in Man[NASA,CR-1855] 197149.J A J Stolwijk Mathematical model of thermoregulation 197051.Smith C A Transient Three-dimensional Model of the Human Thermal System 199152.Hsu S A Thermoregulatory Model for Heat Acclimation and Some of Its Applications 197753.Sprague C H;Jai B Y;Nevins R G The prediction of thermal sensation for man in moderate thermal environments via a simple thermoregulatory model 1974(01)54.Jai B Y Prediction of Thermal Sensation from a Simple Thermoreguiatory Model 197355.Gagge A P A Two-Node Model of Human Temperature Regulation in FORTRAN 197356.Frank S M;S N Raja Relative contribution of core and autonomic responses in human[外文期刊]1999(05)57.Wang X Thermal Comfort and Sensation under Transient Conditions 19941.李健.于清华.黎明和.LI Jian.YU Qing-hua.LI Ming-he三维人体模型的个性化调节及平滑处理研究[期刊论文]-工程图学学报2008,29(5)2.陈君.陈永强.Chen Jun.Chen Yong-qiang一种构建三维人体模型的方法[期刊论文]-武汉科技学院学报2009,22(1)3.张星数字化人体模型的建立及其在电动自行车人机分析中的应用[学位论文]2006本文链接：/Periodical_jzrntfkt201001006.aspx。

着装人体热应激评估中热生理模型的研究进展作者：刘冰清王中昱王云仪来源：《丝绸》2024年第05期Research progress on thermo-physiological models in the assessment ofthermal stress in dressed human bodies摘要：在消防及工业场景中，穿戴防护服的作业人员于高温热环境下工作，可能面临体温升高、脱水、疲劳及中暑等热应激问题。

相较于真人实验、假人测试及热应力预测模型，热生理模型具有建模灵活、预测稳定等优势，已被广泛应用于高温环境中的热应激评估。

文章从人体建模仿真、人体环境传热模型和服装传热模拟三个方面，归纳了热生理模型评估的影响因素，并展望了未来研究的发展方向。

首先，结合生理学、神经科学等领域的研究，以提高高温环境下人体热调节模拟的准确性;其次，整合动态传热系数于人体与环境传热模型，克服模型区段差异和高温热传递模拟的挑战;最后，进一步细化服装模型，并加强与热生理模型的结合。

关键词：热生理模型;防护服;人体安全评估;热应激;体温调节中图分类号：TS941.16文献标志码：A文章编号： 10017003（2024）05期数0069起始页码09篇页数DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2024.05期數.009（篇序）收稿日期：20230930;修回日期：20240402基金项目：中央高校基本科研业务费专项基金项目（2232023G-08）;上海市科学技术委员会“科技创新行动计划”“一带一路”国际合作项目（21130750100）作者简介：刘冰清（1999），女，硕士研究生，研究方向为服装舒适性与功能服装。

通信作者：王云仪，教授，*****************.cn。

在工业作业和消防救援过程中，作业人员经常面临外界高温、烈火、强辐射及蒸汽等极端环境的威胁［1］，同时负担高强度的工作任务。

cfd与人体热反应模型的耦合系统及耦合方法与流程-回复提问中关于"CFD与人体热反应模型的耦合系统及耦合方法与流程"的问题，我将以以下步骤来回答：1. 介绍CFD和人体热反应模型1.1 CFD（Computational Fluid Dynamics）是计算流体力学的缩写，是一种数值模拟方法，用于解决复杂的流体流动和传热问题。

1.2 人体热反应模型是针对人体的热调节机制进行建模和模拟，研究人体在不同环境条件下的热适应能力和舒适度。

2. CFD和人体热反应模型耦合的意义及目的2.1 耦合CFD和人体热反应模型可以更精确地预测人体在复杂环境中的热舒适度。

2.2 耦合可以帮助工程师优化建筑设计和空调系统，提高人体的热适应性和舒适度。

3. 耦合系统的建立3.1 首先，需要建立人体热反应模型。

该模型可以基于人体生理参数、生活习惯以及活动水平来估计人体的热产生和热交换等参数。

3.2 其次，需要建立CFD模型。

该模型可以利用数值方法解决流体流动和传热问题，并模拟环境中的温度、湿度和气流速度等参数。

3.3 最后，将人体热反应模型与CFD模型耦合，形成一体化的系统。

4. 耦合方法和流程4.1 将建立的人体热反应模型和CFD模型进行集成。

可以采用有限元、有限差分或者有限体积等方法，将两个模型的求解过程结合在一起。

4.2 通过迭代计算的方式，循环更新人体热反应模型和CFD模型之间的耦合参数，直到找到平衡状态。

4.3 在模型求解过程中，可以使用实测数据对模型进行验证和校正，提高模型的准确性和可靠性。

4.4 最后，将耦合系统应用于实际工程问题中，进行热舒适度评估和优化设计。

5. 应用案例和实际效果5.1 利用耦合系统可以对建筑物内部的热环境进行优化设计，提高人体的热适应能力和舒适度。

5.2 耦合系统可以帮助冷暖设备的设计和调节，提高能源利用效率和环境友好性。

5.3 通过对不同场景下的热舒适度进行评估，可以为建筑物的合理使用和管理提供科学依据。

基于人体-服装-环境的高温人体热反应模拟与实验研究共3篇基于人体-服装-环境的高温人体热反应模拟与实验研究1基于人体-服装-环境的高温人体热反应模拟与实验研究随着全球气候变暖的加剧，高温环境在很多地区已成为人们关注的热点问题之一。

在高温环境下，人们的身体容易受到很大的影响，甚至会引起各种健康问题。

因此，研究高温环境下人体热反应的规律对于人们的健康和安全至关重要。

本文介绍了一种基于人体-服装-环境的高温人体热反应模拟与实验研究方法。

该方法通过对人体、服装和环境的建模，分析人体在不同高温环境下的热反应情况。

具体实践过程如下：首先，对人体进行建模。

人体的热反应是由许多生理机制共同参与的，如汗腺、血管、呼吸等系统。

这些机制的复杂性使得简单的模型难以精确地描述人体的热反应。

因此，在本研究中，采用了一个基于人体神经和代谢系统的生理学模型来描述人体的热反应。

该模型将人体分为多个组织和器官，通过计算不同组织的热传导和代谢率，得出人体温度的分布和变化。

其次，对服装进行建模。

服装作为人体热交换的主要接口之一，其对人体热反应的影响不能忽视。

在本研究中，采用了一个基于热力学原理的服装模型来描述服装的热性能。

该模型考虑了服装的热导率、热容、吸湿性等因素，并将其与人体模型相结合，计算了人体和服装之间的热量传递过程。

最后，对环境进行建模。

高温环境下，人体和环境之间的热交换是不可避免的，环境温度、湿度、风速等因素会直接影响人体的热反应。

因此，在本研究中，采用了一个基于气象学原理的环境模型来描述环境的热性能。

该模型将环境划分为多个区域，考虑了热传递、风对流、辐射传热等因素，并计算了环境对人体的热影响。

通过将人体、服装和环境模型相结合，可以得到高温环境下人体的热反应情况。

接下来，我们进行了一系列实验来验证模型的准确性。

实验中，我们将被试者置于高温环境下，记录其体温、心率、代谢率等生理参数，并将这些数据与模型预测结果进行比较。

实验结果表明，该模型能够较为准确地预测人体在不同高温环境下的热反应情况。

体温调节系统的仿真建模班级：生医101班PPT主讲：李晓玉信息采集：刘杰高磊峰论文写作：刘晓潞吕永利PPT制作：郭金涛邵国帅体温调节系统的仿真建模前言：随着科学技术和医疗水平的不断发展，人们越来越注重自己的身体健康，而体温调节在维持人们的健康生活中发挥着越来越重要的作用。

关于体温调节方面的研究变得更加刻不容缓。

本文主要从近年来我国的体温调节系统的仿真建模的发展、建模依据、使用原理、仿真过程等几个方面来论述。

关键词：体温调节仿真建模建模依据正文：一、我国体温调节数学模型研究的进展体温调节数学模型从1934年Bton开始至今已有50多年历史,模型发展大致可以分成两个阶段,1963年以前所建模型只是人体稳态或瞬态的传热模型,1963年以后在模型中开始以数学形式考虑了体温调节功能。

在建模方法土大多数作者是将人体划分成若干节段的集中参数法〔‘’,另一种是以Werner为代表的分布参数法〔2’,即不划分节段,直接用数学分析方法求解人体的三维温度场,但这种方法所需生理数据多达7 x 105个,为此需建立巨大的数据库,求角辫目当大的藕合矩阵,因此需要大容量和高速度的计算机,这就限制了模型的实现和较普遍的实际应用。

从理论上讲,模型越复杂,对人体实际描述得越精确,但所花的代价也越高,因此从工程角度来看,建模的原则应是在充分反映人体实际系统性能的前提下,尽可能使模型简单实用。

二、建模的依据1.由于体内各器官的代谢水平不同，它们的温度略有差别。

而体表温度是指人体外周组织即表层的温度，包括皮肤、皮下组织和肌肉等部位的温度。

皮肤温度受环境和衣着等情况的影响，波动的幅度较大，体表各部位皮肤的温度差也大。

2.恒温动物的体温是相对稳定的，但并不是一成不变的。

在生理情况下，体温受昼夜、年龄、性别等因素的影响而有所变化，但变化幅度小，一般不超过1℃。

3.正常体温的相对稳定能够得以维持，是在体温调控机制的控制下，产热和散热过程处于动态的平衡。

座舱气流组织和人体热调节的数值模拟技术的研究现状及发展江娜刘卫华南京航空航天大学摘要：座舱内的气流组织是座舱热舒适性的重要影响因素。

本文首先归纳了用CFD技术模拟流动和传热问题的一般步骤及最新技术，然后总结了座舱气流组织和热舒适性的研究现状。

综述表明，座舱气流组织对热舒适性的影响还有待进一步的研究。

关键词：座舱气流组织热舒适性 CFD０引言从飞行器环控系统设计的角度来看, 飞行员的座舱环境直接取决于其环控系统设计的好坏，而飞行员的热舒适感则直接受到座舱内温度场和速度场分布的影响。

因此，即使对于相同的环控系统, 也可能因为气流组织的不同, 而导致不同的环控效果及人体热舒适感。

这也就是说, 研究飞机座舱内的气流组织及在该气流组织下的人体热舒适性，不仅对设计及优化座舱环控系统，而且对飞行员健康及高效的工作，都具有十分重大的意义。

要开展对飞行器环控系统及气流组织分布的优化设计研究，以满足飞行员高效工作的环境要求，其手段无外是采用计算机模拟技术及实验模拟技术。

但由于早期的计算工具及数值计算水平有限，人们大多采用实验研究方法。

然而实验方法有其明显的缺陷，它不仅费用大、周期长、容易受到各种不确定因素的干扰，而且对于一些空间飞行情况，还无法进行相应的地面模拟实验。

从上世纪六十年代开始，随着计算机技术的发展，人们开始尝试借助电子计算机来求解座舱内流动和传热问题。

相对于实验研究而言，无疑，数值模拟不仅具有通用性强、成本低、周期短等优点，同时，对一些地面实验无法模拟的物理过程，也可以采用数值模拟和地面实验相结合的方法来给予解决。

因此,数值模拟技术在飞行器环境控制及气流组织分布设计中已经得到了广泛的重视。

然而，由于飞机结构的复杂性及多样性，还有许多工作有待人们的进一步深入。

如，如何将人体热舒适模型与座舱环控系统设计相耦合，以提出适合飞行员热舒适的环控系统设计准则就是一例。

正是在这样的背景下，作者将这一课题的研究进展作了一个归纳，以便于日后开展研究工作。

基于TCM模型的洁净手术室人体热舒适性分析刘春花;周广;李鸿鸢【摘要】本文提出了一种利用TCM模型进行医院手术室热舒适性分析的CFD仿真研究.本研究旨在利用由ISO7730提出的预测平均投票(PMV)模型分析室内的热舒适性.分析讨论了速度、温度和相对湿度、空气的平均年龄,以及人体表面的温度和相对湿度的分布,计算得到了人体不同部位的PMV和PPD值.仿真结果表明,在人体表面某些部位的PMV和PPD值不在标准ISO定义的可接受的范围,但此手术室的舒适性满足中国国家标准GB/T 18049的要求.最后指出TCM模型是一种更全面的热舒适性分析模型.【期刊名称】《建筑热能通风空调》【年(卷),期】2015(034)001【总页数】5页(P19-22,41)【关键词】手术室;TCM模型;热舒适;PMV-PPD【作者】刘春花;周广;李鸿鸢【作者单位】浙江海洋学院海运与港航建筑工程学院;广东技术师范学院天河学院;深圳市科创医疗系统工程有限公司【正文语种】中文洁净手术室是功能性要求非常高的微环境。

我国最新出台的《医院洁净手术部建筑技术规范》GB50333-2013中，对手术部的微环境控制技术提出了很多有针对性的参数要求。

新版规范中，对手术室微环境的控制参数，给予设计者相对宽松的参数选择空间，但对环境验收标准提出了高标准要求。

这就对设计、建造者提出了更高的要求。

本文基于一个工程实例，通过计算流体动力学与TCM模型分析的角度，对环境中的人体舒适性评价进行分析。

通过不同计算工况的选择和比较，找到一种既能够满足环境控制要求，又兼顾人体舒适性的环境控制参数，能够为实际环境的建设提供非常精确的参考。

TCM模型是考虑了人体热生理现象（人体各部分温度、出汗蒸发等）的热流模拟与热舒适性评价的数值仿真模型。

它是STAR-CCM+CFD（计算流体动力学）软件的内置专业分析模块。

TCM使用一种专门的一维代码 TIM（德语缩写“Thermo-physiological Occupant Model”）与CFD软件协同工作，可以量化坐在车内或其他封闭空间的人体热生理状态[1]。

精华| 基于TAITherm软件进行人体热舒适性分析在整车的产品开发过程中，热舒适性作为一项重要的评价指标已经被越来越多的整车厂所重视。

这一指标的存在可以更好的服务于空调系统设计开发过程。

影响人体热舒适性的因素有多方面，对环境而言，除了空气的温度、湿度和流速外，还有环境对人体的平均辐射温度；对人体而言，有人体的代谢产热量和衣着热阻。

人在环境中的冷热感觉是这六大因素对人体共同作用的结果。

热舒适度评价标准早期的热舒适度标准，如预期平均投票数(PMV，Fanger 1970)、预测不满意百分数(PPD，Fanger 1982)、当量均匀温度(EHT，Wyon et al. 1989)、标准有效温度(SET，Gagge 1986)和动态热感知(DTS，Fiala et al. 2003)等均是基于环境的评价标准，而Berkeley舒适度模型（Zhang et al. 2009）是基于人体生理机能的热舒适度评价标准，并考虑局部舒适度对整体热舒适度的影响，更加适合舱体等气流不均的密闭空间。

如何在空调系统的设计过程中借助仿真分析获得人体热舒适性的评价指标？进而作为空调系统好坏的评价标准。

在此过程中既能完成出风口布局优化设计，也为车身隔热设计获得支撑数据；既考虑外界环境包括太阳光照射的影响，又考虑人体自身生热影响；并评估空调系统在规定时间内将舱内温度降到规定温度的能力。

本文将通过基于专业热设计软件TAITherm进行人体热舒适性分析的案例对上述问题给出答案。

TAITherm软件TAITherm软件是美国ThermoAnalytics公司（TAI）的核心产品，是专业的热设计软件，TAITherm 的人体热舒适度模块支持用户在热环境中设置虚拟假人模型，用以计算热舒适度指标，包括PPD、PMV、EHT、Berkeley热舒适度评价模型等,可输出多种基于环境和基于人体生理的热舒适度评价参数。

仿真流程概述•将准备好的网格模型cabin without human .nas导入TAITherm进行热模型搭建，用于暴晒过程模拟，为空调降温过程提供初始温度条件•human人体网格模型添加到cabin模型中，并对人体赋予生理边界条件，形成降温过程模拟的热模型•将包含人体的网格模型导入CFD工具进行流场模型搭建，对舱内空调出风影响进行热流场模拟•TAITherm的热模型与CFD的流场模型进行耦合，互相提供换热边界条件•TAITherm软件中完成空调降温过程的模拟，全面模拟辐射、对流换热和热传导，分析不同体型、性别的人员的体温调节反应，对人体热舒适度进行多层面的研究分析TAITherm热模型•车身选用多层材料，比如最外层的表面是白色漆层，往里依次可以定义各层材料及中间气隙层，最内侧是内饰层•车窗玻璃选用透明材料，模拟透射性能•环境条件，Editor-environ-Natural(weather)，点击Browse选择天气文件（从国际气象网站下载编译），若天气文件和模型文件不在同一工作目录，则需要勾选use absolute path使用绝对路径•对流换热条件暴晒过程中无论是乘员舱外还是舱内均是自然对流，可以直接指定对流换热系数或者给定一个风速来模拟自然对流。

稳态环境下个体送风人体热舒适数值模拟郭爽; 赵敬德; 李林林; 王金龙【期刊名称】《《建筑热能通风空调》》【年(卷),期】2016(035)007【总页数】4页(P29-32)【关键词】个体送风; 热舒适; 数值模拟; 热感觉【作者】郭爽; 赵敬德; 李林林; 王金龙【作者单位】东华大学环境科学与工程学院; 上海弘城国际建筑设计有限公司【正文语种】中文随着社会的发展和进步，人类对居住、工作环境的要求越来越高。

对办公室人员调查显示对办公室环境不满意是人体热舒适性差的主要原因，同时也影响着人员的工作效率[1]。

提供单一、均匀热环境的传统空调渐渐不适应办公人员的热舒适要求，而工位空调系统可以响应对室内冷热负荷局部控制的需求，并满足个人对热环境的不同需求[2-3]。

工位空调从形式上可以分为4类：地板送风系统、桌面送风系统、隔板送风系统和天花板送风系统[4]。

与传统空调系统相比，工位空调可以提高人体的热舒适性；提高空气流动以及通风效率使环境更清洁；有效地将局部较高热负荷移除；降低建筑能耗；降低建筑全生命周期的运行成本；改善使用者的舒适度，提高人员的工作效率等[5]。

Bauman等人研究了在23℃以上的环境下，与传统空调相比，使用工位空调人们可接受的风速可再提高0.1 m/s，产生吹风感的可能性也随之降低[6]。

Arens等人发现桌面工位空调系统可以在较大的范围内控制局部热环境，提供较小的空气流量，也能够使工作环境接近于热中性环境[7]。

Zhang等人在美国Freno、Oakland、Minneapoils三个城市的实验测试表明工位空调比传统空调节能40%[8]。

端木琳等人确定了工位空调送风参数的适宜区间，并提出射流撞击式送风作为工位送风方式[9]。

赵荣义、李俊等人利用人工气候室进行了人体热舒适的实验研究，给出实用的整体热感觉预测公式并说明TCV和TSV的变化规律一致[10]。

本文采用Airpak软件进行个体送风人体热舒适的数值模拟，在不同的背景温度、送风温度以及送风速度等边界条件下，分析了人体周围环境的温度场、速度场以及人体的热舒适性指标PMV。

风速与风向对人体热交换影响的CFD仿真模拟张珊珊;杨杰【期刊名称】《安全与环境工程》【年(卷),期】2024(31)2【摘要】为了提升灾害环境中人体热损伤评估精度并保障应急救援人员的生命安全,首先将暖体假人进行三维激光扫描得到数值假人,并按照人体生理构造将其划分为20个区块,通过ICEM软件建立气候室,设置0°~180°的风向;然后通过FLUENT 软件计算得到0.2~5.0 m/s风速时的人体显热换热量和辐射换热量,在此基础上求得对流换热量;最后将模拟结果与文献中数据进行对比验证,并分析不同风速与风向对人体热交换的影响。

结果表明:提出的计算流体动力学(CFD)仿真模拟方法可有效模拟人体不同部位的换热量;风速的增加会促进人体与环境之间的热交换,当风速从0.2 m/s增加到5.0 m/s时,人体整体对流换热量从56 W/m^(2)增加到360W/m^(2);人体表面局部部位之间对流换热量有明显的差异,其中四肢部位与环境之间的热交换受风速影响更为明显;风向对人体整体对流换热几乎没有影响,但躯干部位对流换热量受风向的影响较大;在非对称风向(45°、90°、135°)下,人体对流换热量呈现非对称式分布。

本研究可为人员安全评估、极端环境下人体热反应建模、防护装备研发等提供基础数据。

【总页数】8页(P129-136)【作者】张珊珊;杨杰【作者单位】西安科技大学安全科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】X968【相关文献】1.基于CFD数值模拟的通风障碍物对掘进巷道风速分布的影响规律研究2.风速风向对SAR浅海水下地形成像影响的仿真研究3.风速对储油罐气体扩散影响的CFD 模拟方法研究4.风速对通电线圈温度影响的多参数CFD模拟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。