A4-05 · 基础理论与共性技术 / 热舒适性科学
待认领listed
→
众筹中recruiting
→
已开课open · Course 售卖
一课题可并存多讲师版本
课程大纲
学完能做什么
- 能为给定试验目的选出恒表面温度/恒热流/舒适三种控温模式中的正确一种
- 能设计并执行 h_cal 标定，评估标定不确定度向 t_eq 的传递
- 能把假人分区与多节点生理模型的分区显式对应，避免张冠李戴
- 能判读分区热流图并定位座舱的冷/热薄弱区
- 能规划实物假人与虚拟假人的分工及相关性验证路径
内容大纲
- 假人是什么、量什么
- 本质：一个分区可控温、可测功率的人形边界条件，输出是 t_s 与 Q
- 假人不输出“舒适度”——舒适是后处理（t_eq 或生理模型）算出来的
- 常见构型：分区数十个量级、干式/出汗式、坐姿车用型
- 假人 vs 椭球传感器 vs 真人受试：成本、信息量、可重复性的三角
- 三种控温模式怎么选
- 恒表面温度：各区固定 t_s、直接读 Q → 算 t_eq，车用最常用
- 恒热流：各区固定 Q、读 t_s，适合模拟固定产热的场景
- 舒适模式：t_s 随 Q 按舒适关系联动，最接近真人的血管舒缩响应
- 模式选错的后果：同一座舱能得出方向相反的分区结论
- 标定：h_cal 是地基
- 标定环境要求：均匀、低风速、t̄_r ≈ t_a，缺一不可
- 由标定环境反算各分区 h_cal，之后所有 t_eq 都建立在它之上
- 标定周期：换舱、换季、改装、拆装衣着后都必须重标
- 不确定度传递：h_cal 的相对误差近似等比例传到 t_eq 的偏差上
- 分区与生理模型的对应
- 分区惯例：头/面/颈/胸/背/上臂/前臂/手/大腿/小腿/足 等
- 假人分区 ≠ 生理模型分区：映射表必须显式建立并随数据一起归档
- 整体量必须按分区面积加权，绝不能算术平均
- 与 A4-03 的分区舒适区图对齐后才能判读“这个区舒不舒服”
- 试验实操与陷阱
- 座椅接触面：被压住的分区既无对流也无辐射，热流曲线会明显“塌”
- 太阳模拟灯下假人表面发射率与真人皮肤/衣着的差异
- 假人穿不穿衣：穿了测的是衣内环境，脱了测的是座舱环境，两者不可混谈
- 重复性：座椅位置、靠背角、假人姿态必须在规范里冻结
- 虚拟热假人与相关性
- CFD 中的虚拟假人：分区壁面边界 + 生理模型耦合（对接 J4-02）
- 实物假人给相关性锚点，虚拟假人给设计迭代速度，两者不是替代关系
- 相关性验证的做法与判据（方法见 J7-01）
- 只有实物假人能回答的问题：座椅接触传热、真实内饰辐射与装配散差
关键公式
t_eq,i = t_s,i − Q_i/h_cal,i
分区等效温度；三个量的误差都直接进结果，因此标定与面积表的质量决定一切
Q_i = P_i/A_i
分区热流密度：该区加热功率除以其表面积；面积表错了，整条链的结论都错
h_cal,i = Q_i,cal/(t_s,i,cal − t_a,cal)
标定环境（均匀、静止、t̄_r≈t_a）下反算的合成换热系数，是假人的零点
t_eq,whole = Σ(A_i·t_eq,i)/Σ A_i
整体等效温度按分区面积加权；手足面积小，算术平均会把末梢的极端值放大
舒适模式控温关系：t_s,i = a_i − b_i·Q_i
表面温度随热流线性下调，模拟真人血管舒缩；a、b 属于假人配置，跨项目必须一致
关键概念
热假人分区控温恒表面温度模式恒热流模式舒适模式合成换热系数 h_cal分区等效温度面积加权出汗假人虚拟热假人相关性验证椭球传感器
推荐工具与标准
分区热假人系统（干式/出汗式，含控温与功率采集软件） 环境舱 + 太阳模拟灯（假人试验的边界条件平台） Fluent / STAR-CCM+ + TAITherm（虚拟假人 CFD 耦合） 红外热像仪（假人与内饰表面温度校核） 数采与自动化测试平台（方法见 L7-02）
ISO 14505-2（用热假人确定等效温度） ASTM F1291（用加热假人测量服装热阻） ISO 7726（热环境物理量的测量仪器与方法） ISO 9920（衣着热阻，决定假人的穿衣配置）
工程案例
某车型前后排对标：假人以恒表面温度模式坐后排，背部与大腿散热功率明显低于头部、折算 t_eq 高出好几 K——根因不是风量不足，而是座椅接触面既不能对流也不能辐射，又缺座椅通风。同车换舒适模式复测趋势一致、幅值不同：控温模式必须冻结。
动手做
交付物 · 规划一次假人试验：① 写规范（控温模式、衣着、座椅位置、工况）并做 h_cal 标定；② 高温稳态采分区数据，算面积加权 t_eq；③ 算 h_cal 与 A_i 误差对 t_eq 的贡献。交付：规范 + t_eq 图 + 不确定度预算。注意 ③ 的前提：标定与实测用同一张面积表时 A_i 在分区 t_eq 中精确相消，A_i 的误差落在热流密度读数与面积加权整体量上，不落在分区 t_eq。
常见误区
- 换舱、换季或改装后不重标 h_cal：t_eq 会整体平移，而这种系统偏差在数据曲线上看不出来
- 分区结果算术平均当“整车 t_eq”：手与足面积远小于躯干，必须面积加权，否则末梢极值被放大
- 项目中途切换控温模式：三种模式的物理边界不同，前后数据不可比；“趋势对、幅值不对”是典型症状
- 不记录假人衣着配置：穿与不穿决定测的是衣内环境还是座舱环境，能差好几 K，报告里必须写死
- 拿假人 t_eq 直接当主观分：它只给干热损失的等价温度，不含出汗，也不含多感官（见 A4-07），主观标定要靠 L6-02
相关课题