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功能性纺织产品因其超出传统纺织品的特殊性能得到了越来越广泛的应用,它的研究与开发也是各国学者关注的重点。在功能性纺织品研究领域中,对纺织品热湿性能的研究分析是其重要的组成部分。目前对于纺织品热湿传输过程以及对于人体热湿舒适性的影响机制已被深入考察,相应的数学模型也已被建立并不断得到发展,并出现了使用计算机技术对功能性纺织品热湿特性进行模拟计算的仿真软件系统。但由于纺织品热湿传输模型和人体生理调节模型研究的不断发展,对仿真系统中采用的数学模型也提出了更高的要求,使用更完善的数学模型来构造仿真软件平台已成为功能性纺织品工程设计方面的迫切要求。
本文通过深入研究纺织品热湿传输过程和人体热生理调节过程的模型机制与数学描述方程,将纺织品热湿传输和人体热生理调节的理论数学模型与计算机仿真技术相结合,使用面向对象分析方法分析设计仿真系统及其数据流程,构造了一个使用多节点人体生理模型并能动态反映纺织品和人体热湿状态的人体—纺织品—环境系统仿真平台。同时运用面向对象的方法,将人体、纺织品以及环境的定义结构化、对象化,为用户提供了友好清晰的操作界面,并通过使用XML概念对系统的仿真实验说明文档进行了规范化,使之能在工程上更好的推广应用。在对模型的数学方程的求解上,采用了有限体积单元法,将偏微分方程进行离散后再形成矩阵求解。最后,结合OpenGL方式对系统的后处理部分进行了可视化设计,以利于对仿真数据进行分析和再现,为更直观高效地查看和分析仿真过程中得到的计算数据提供了有效的工具。