(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111549156.1 (22)申请日 2021.12.17 (71)申请人 广东第二师 范学院 地址 510303 广东省广州市海珠区新港中 路351号 (72)发明人 滕毅　王若梅　焦娇　 (74)专利代理 机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 4 4245 专利代理师 郑秋松 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种运动着装人体热生理仿真方法 (57)摘要 本发明公开了一种运动着装人体热生理仿 真方法， 该方法步骤包括： 初始化人体、 服装、 环 境变量和边界参数； 仿真计算人体的生理信号、 生理调节 参数和热生理状态数值， 按照时间步长 迭代计算； 按照服装内表层和人体的不同的接触 状态， 设定内层织物的边界条件， 根据多层织物 的热湿仿真模型在时间步长和织物厚度方向上 进行迭代仿真计算； 求解纤维湿度吸附模型， 求 解织物的每个厚度步长的水蒸气、 液态水质量守 恒方程、 热量守恒方程； 更新织物边界条件参数； 仿真计算人体不同部位血流热损失； 按照边界模 型更新每个部位的边界值； 时间达到活动时间则 输出仿真结果。 本发明综合考虑了人体服装微环 境中的服装通风效应， 较好地预测运动着装人体 的热生理状态。 权利要求书4页 说明书10页 附图2页 CN 114491930 A 2022.05.13 CN 114491930 A 1.一种运动着装人体热生理仿真方法， 其特 征在于， 包括下述 步骤： 初始化人体、 服装和环境变量； 针对每个活动开始时刻， 对每 个人体部位初始化 边界参数； 针对人体的每个部位， 人体热生理调节模型仿真计算人体生理信号、 人体生理调节参 数、 人体的热生理状态数值， 按照时间步长迭代计算； 按照服装内表层和人体的不同的接触状态， 设定内层织物的边界条件， 根据多层织物 的热湿仿真模型在时间步长和织物厚度方向上同时进行迭代仿真计算； 求解纤维湿度吸附模型， 求解织物的每个厚度步长的水蒸气、 液态水质量守恒方程、 热 量守恒方程； 更新织物边界条件参数； 仿真计算人体不同部位血流热损失； 按照边界模型 更新每个部位的边界值； 判定时间步长与活动时间的关系， 时间达 到活动时间则输出仿真结果。 2.根据权利要求1所述的运动着装人体热生理仿真方法， 其特征在于， 所述初始化人 体、 服装和环境变量， 包括人体的生理参数， 服装材质 、 款式、 松 紧程度、 覆盖率、 开口情况， 以及环境温度、 湿度、 气压、 风速 。 3.根据权利要求1所述的运动着装人体热生理仿真方法， 其特征在于， 所述人体热生理 调节模型仿 真计算人体生理信号、 人体生理调节 参数、 人体的热生理状态数值， 按照时间步 长迭代计算， 具体步骤 包括： 确定边界参数， 通过人体25节点的热生理模型的受控被动系统和主动系统， 计算人体 部位生理信号值、 计算并确认生理调节参数值， 再迭代一个时间步长计算热生理状态的值， 最后更新 参数值。 4.根据权利要求1所述的运动着装人体热生理仿真方法， 其特征在于， 对着装人体进行 的活动在时间方向进行步长分割， 利用人体的上一时间节点的热生理状态在皮肤层、 脂肪 层、 肌肉层和核心层分别在时间步长进行一次迭代运算， 计算出在下一时间节点人体六部 位的皮肤层、 脂肪层、 肌肉层以及核心层的温度， 具体表示 为： 核心层温度： 肌肉层温度: 脂肪层温度: 皮肤层温度: 其中， i表示身体部位编号， j表示每个部位的四个层次， C(i,j)是体节点的热容量， Q (i,j)、 E(i,j)、 BC(i,j)和TD(i,j)分别是代谢热、 蒸发热损失、 血流热损失和热传导热损 失， H(i)×(T(i,4)‑TC(i))表示对流损失热量。 5.根据权利要求1所述的运动着装人体热生理仿真方法， 其特征在于， 所述求解织物的 每个厚度步长的水蒸气、 液态水质量守恒方程、 热量守恒方程， 具体仿真计算公式为：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114491930 A 2水蒸气质量守恒方程： 液态水质量守恒方程： 能量守恒方程： 其中， t代表时间步长方向， x代表织物厚度方向， εa表示织物空隙中水蒸气占比， Ca表示 水蒸气热容， Kmix是热传导系数， Da表示水蒸气在织物空隙的扩 散系数， Dl表示液态水在织物 中的扩散系数， εl表示指在织物空隙中液态水占比， ρl表示液态水密度， Γf表示吸附率， Γlg 表示水蒸气或液态水的冷凝或蒸发率； Cv表示织物 的热容， τa表示水蒸气在织物扩散的曲 率。 6.根据权利要求3所述的运动着装人体热生理仿真方法， 其特征在于， 所述仿真计算人 体不同部位血流热损失， 基于人体热生理调节模型中心节点与其他节点进行热量交换， 具 体计算公式表示 为： 其中， C表示热容、 T表示温度， BC表示血流热损失。 7.根据权利要求1所述的运动着装人体热生理仿真方法， 其特征在于， 所述按照 边界模 型更新每个部位的边界值， 基于服装和人体接触面构建水蒸气、 液态水质量守恒方程以及 能量守恒方程： 织物内表面水蒸气质量守恒方程表示 为： 其中， εa表示织物空隙中水蒸气占比， Ca表示水蒸气热容， Da表示水蒸气在织物空隙的 扩散系数， τa表示水蒸气在织物扩散的曲率， pm表示水蒸气质量通风率， 表示服装通 风效应引起服装内表面的水蒸气浓度变化， 表示服装内表层被对 流效应引起蒸汽 浓度变化；权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114491930 A 3