A4-05 热假人测量与人体分区模型

课程代码 A4-05 · 板块 A 基础理论与共性技术 / A4 热舒适性科学 时长 约 4 小时（6 讲 + 1 次假人试验规范编写） 适合对象 座舱试验与舒适性仿真工程师；负责假人台架与对标数据的人（专家选修） 前置 A4-03 等效温度 EHT 与动态/瞬态热舒适评价；L7-01 测量技术：热电偶/红外/PIV/流量测量 本讲义定位 讲师授课蓝本 / 学员自学讲义，是 A4-05 大纲的完整展开版

引言：把"感觉"翻译成"瓦"

人对冷热的感觉是主观的，可座舱空调的验收却要能复现、能打分、能签字。这两者之间隔着一道鸿沟：主观描述说不清，真人受试又贵、又飘、还有伦理约束。热假人（thermal manikin）是行业跨过这道鸿沟的唯一硬件手段——它把"人坐进这个座舱感觉如何"这件说不清的事，翻译成一件测得准的事：这具人形边界的每一块皮肤，为了维持设定温度，需要环境从它身上带走多少瓦。

这门课要立住的第一根桩，也是贯穿全课的定盘星：假人测的是"多少瓦"这个物理量，不是"舒不舒服"这个主观量。热流是它的直接产物，舒适度是后处理算出来的——要么走 ISO 14505 的等效温度 t_eq 把热损失折成一个可判读的温度，要么把分区热流喂进多节点生理模型算出热感觉。搞混这一层，后面全盘皆错。

围绕这根桩，我们要讲透四件事：三种控温模式各自量的是什么、什么时候该选哪一种；为什么 h_cal 标定是所有结果的地基，标不准则整条链一起偏；假人的硬件分区如何与生理模型的分区显式对应，避免张冠李戴；以及实物假人与虚拟假人各自能回答什么、不能回答什么。学完你要能做一件事：拿到一张分区热流图，判断它是座舱设计的问题，还是假人的模式、标定或姿态没冻住喂错了。

第 1 讲　假人是什么、量什么

在选模式、做标定之前，先得把"假人到底是台什么设备"想清楚。它不是一个人体模型，是一个可测的边界条件。

1.1 本质：一个分区可控温、可测功率的人形边界

剥掉人形外壳，热假人的本质是一具被分成许多小块的加热体。每一块（一个"分区"）内部有加热丝和温度传感器，控制器实时调节加热功率，让这一区的表面维持在设定状态。它对外只吐出两个原始量：分区表面温度 t_s，与维持这个温度所需的加热功率 Q。

关键在于理解这个功率的物理含义。稳态下，一个分区加进去的电功率，必然等于它通过对流、辐射（出汗式再加蒸发）散给环境的热量——能量守恒。所以Q 就是这一块皮肤的散热速率，它直接度量了"环境对这块皮肤有多凉/多热"。座舱风越大、壁面越冷，带走的热越多，为维持 t_s 就得补更多功率，Q 就越高。假人因此成了一支"人形热流计"：把环境的冷热效应，按人体表面的分布，量成了一张分区功率图。

1.2 假人不输出"舒适度"——舒适是后处理

这是最容易被外行乃至新手误解的一点。假人本身没有"舒适"这个输出通道，它只给 t_s 和 Q。舒适是拿这两个量再算一步得来的，而且有两条不同的后处理路径：

• 等效温度 t_eq 路径：把分区热损失折算成一个假想的均匀环境温度——"这块皮肤现在的散热，相当于待在多少度的静止均匀空气里"，这就是 ISO 14505 的思路，落到公式 t_eq,i = t_s,i − Q_i/h_cal,i；
• 生理模型路径：把分区热流当作边界，喂进多节点人体热调节模型（如 Fiala 系），由模型算皮肤温、核心温，再算热感觉与热舒适。

两条路径的共同点是：假人只负责把物理事实（散多少热）测准，"这算不算舒服"是模型的判断，不是假人的读数。因此报告里若直接写"假人测得某区不舒适"，措辞就已经错了——正确说法是"假人测得某区散热偏低、折算 t_eq 偏高，参照分区舒适区判为偏热"。

1.3 常见构型：分区、干式/出汗式、坐姿车用型

假人不是只有一种。工程上按三个维度区分：

• 分区数：车用假人的分区通常在数十个的量级（越细越贵、控温越难）。分区越多，空间分辨率越高，越能定位到"具体是大腿外侧还是小腿凉"，但通道数、标定工作量、控温耦合都随之上升；
• 干式 vs 出汗式：干式假人只表达显热（对流+辐射）；出汗式在表面覆一层可供水的织物皮肤，模拟排汗，能表达蒸发潜热。座舱高温闷热工况下人靠出汗散热，干式假人测不出这一部分——它给的 t_eq 只含干热损失，这是它的能力边界（见误区五）；
• 坐姿车用型：与站姿服装测试假人不同，车用假人做成坐姿，且要能塞进真实座舱、贴合座椅——这恰恰引出后面座椅接触面那个大坑。

选构型不是越高级越好，是按试验目的定：只对标气流场的显热效应，干式够用；要评价闷热出汗工况，非出汗式不可。

1.4 假人 vs 椭球传感器 vs 真人受试：一个三角

同样是量座舱热环境，有三种手段，构成一个此消彼长的三角，没有一个全能：

• 椭球传感器（等效温度探头）：一个加热的小椭球，测某一点的等效温度。便宜、灵活、可布多点，但它只是"一个点"，没有人体的分区分布信息，也没有姿态、遮挡、接触这些人身上才有的效应；
• 热假人：给出全身分区的散热分布，可重复性高（只要姿态、标定冻住，同一台假人重复测偏差小），但设备昂贵、操作复杂、单次试验周期长；
• 真人受试：唯一能给"真实主观感受"的手段，但个体差异大、状态飘、可重复性最差，还有成本和伦理约束。

三者的分工是：真人受试用来标定主观基准（这属于 L6-02 的范畴），假人用来做可重复的物理对标，椭球探头用来做快速布点普查。理解这个三角，才不会拿假人的 t_eq 去冒充主观分（误区五），也不会用一个椭球点读数去下全身舒适的结论。

本讲小结：假人的本质是分区可控温、可测功率的人形边界，输出只有 t_s 和 Q；舒适度是 t_eq 或生理模型算出来的后处理，不是假人的读数；构型按分区数、干/湿、姿态分，按试验目的选；假人、椭球探头、真人受试是成本-信息量-可重复性的三角，各司其职。