非均匀—过渡热环境下人体皮肤温度的研究

摘要

皮肤温度在人体热舒适研究中发挥着重要作用。作为反映人体与外界热交换状态的重要生理参数，其研究可用于探究热感觉的产生机理;作为热舒适评价模型的输入变量，其研究可以为空调系统的设计及运行控制提供理论依据;建立各种热环境下皮肤温度的参考数据库，可以为人体热调节模型的建立和暖体假人的应用研究提供有效数据。国内外学者已经系统地对均匀热环境中皮肤温度的相关研究做了大量的工作。但是非均匀热环境和过渡热环境中皮肤温度的相关研究还存在严重不足，其中包括环境参数对皮肤温度的影响、皮肤温度参考数据库的建立和皮肤温度对人体热感觉的预测等方面的研究。
　　本文通过受试者实验对非均匀过渡热环境中的人体皮肤温度进行研究，考察了人体在背景区均匀热环境与工作区局部送风非均匀热环境间过渡过程中皮肤温度的变化，给出了背景区均匀热环境和工作区非均匀热环境下的稳态人体皮肤温度，分析了过渡过程中局部送风温度、风速和不同部位对皮肤温度的影响和皮肤温度对热感觉的影响，通过相关分析与回归分析建立了夏季非均匀热环境下送风部位皮肤温度的二元线性方程。人体由背景区过渡至工作区之后，背景区空气温度与工作区局部送风温度间的温差越大，局部送风所影响的部位越多，且距送风刺激越近的部位越先受到影响。冬季大温差和夏季小温差局部送风条件下，手部对送风刺激的敏感度要高于头部和胸部的，而头部和胸部对送风刺激的传导能力高于手部的;夏季等温局部送风条件下，三个送风部位（头部、胸部和手部）对送风刺激的敏感度和传导能力无明显的差别。冬季大温差非等温工况整个过渡过程中送风部位的热感觉和皮肤温度变化趋势基本相同、整体热感觉与平均皮肤温度的变化趋势基本相同，此时可考虑用送风部位皮肤温度预测该部位的热感觉、用平均皮肤温度预测整体热感觉。夏季等温和小温差非等温工况，人体由背景区过渡至工作区后送风部位的热感觉和皮肤温度变化趋势差异较大，此时用送风部位皮肤温度作预测该部位热感觉是不充分的;人体由工作区过渡至背景区后送风部位的皮肤温度和热感觉变化趋势基本相同，此时可考虑用送风部位皮肤温度预测该部位的热感觉;整个过渡过程中平均皮肤温度基本不变，而整体热感觉却发生了变化，此时用平均皮肤温度预测整体热感觉是不充分的。相关分析结果表明过渡后工作区局部送风的温度、风速与送风部位皮肤温度间存在高度线性相关。采用回归分析拟合出的以局部送风的温度和风速为自变量、送风部位皮肤温度为因变量的二元线性方程可反映环境参数对皮肤温度的影响。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 研究现状

1．2．1 皮肤温度在热感觉产生过程中发挥的作用

1．2．2 皮肤温度测试在人体热调节模型及暖体假人研究中的应用

1．2．3 人体皮肤温度的测量和计算

1．2．4 多种热环境中人体皮肤温度的研究

1．2．5 多种热环境中人体皮肤温度的研究对比

1．3 研究课题的提出

1．3．1 存在的问题

1．3．2 本文主要研究内容

1．3．3 课题研究技术路线

2 非均匀热环境过渡实验及实验数据的预处理

2．1 实验概述

2．2 实验过程及工况

2．3 实验数据的平滑预处理

2．3．1 平滑方法的选择

2．3．2 平滑中输入参数的确定

2．3．3 平滑结果

2．4 本章小结

3 非均匀热环境过渡实验结果分析

3．1 局部送风过渡过程中人体皮肤温度的变化

3．1．1 头部送风过渡过程中人体皮肤温度的变化

3．1．2 胸部送风过渡过程中人体皮肤温度的变化

3．1．3 手部送风过渡过程中人体皮肤温度的变化

3．2 过渡至工作区前背景区均匀热环境下的稳态人体皮肤温度

3．2．1 冬季实验背景区均匀热环境下的稳态人体皮肤温度

3．2．2 夏季实验背景区均匀热环境下的稳态人体皮肤温度

3．3 过渡至工作区后非均匀热环境下人体皮肤温度达到稳态的时间

3．3．1 人体皮肤温度稳定时间的J-T检验

3．3．2 人体皮肤温度稳定时间的确定

3．4 过渡至工作区后非均匀热环境下的稳态人体皮肤温度

3．4．1 头部送风非均匀热环境下的稳态人体皮肤温度

3．4．2 胸部送风非均匀热环境下的稳态人体皮肤温度

3．4．3 手部送风非均匀热环境下的稳态人体皮肤温度

3．5 本章小结

4 非均匀热环境过渡实验结果的讨论

4．1 过渡至工作区前后的稳态人体皮肤温度对比

4．1．1 过渡至头部送风非均匀热环境前后的稳态人体皮肤温度对比

4．1．2 过渡至胸部送风非均匀热环境前后的稳态人体皮肤温度对比

4．1．3 过渡至手部送风非均匀热环境前后的稳态人体皮肤温度对比

4．2 过渡至工作区后不同送风部位对人体皮肤温度的影响对比

4．3 局部送风过渡过程中皮肤温度对热感觉的影响

4．3．1 皮肤温度预测局部热感觉的有效性

4．3．2 皮肤温度预测整体热感觉的有效性

4．4 本章小结

5 工作区环境参数对送风部位皮肤温度的影响分析

5．1 相关分析与回归分析

5．2 环境参数与送风部位皮肤温度的相关分析

5．3 基于环境参数的送风部位皮肤温度回归方程

5．3．1 多元线性回归方程介绍

5．3．2 送风部位皮肤温度的二元线性回归方程

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

攻读硕士学位期间参加科研项目

致谢