智能微空调服系统的设计与研究

论文摘要

本论文“智能微空调服系统的设计与研究”着重通过智能微空调服制冷系统和控制系统的开发与优化设计来探索智能服装的开发研究方法,并找出智能服装开发的难点与解决办法,以及智能服装开发过程中的重要影响因素。原型建立之后,通过一系列的仿真模拟计算和参数优化,力图建立完善的参数系统,寻求对智能微空调服参数化设计的指标,为智能微空调服参数设计的合理性提供理论和实验依据。在智能微空调服系统设计与研究中,本论文着重做了以下几方面的工作：一、阐明了论文选题背景及目的意义,简述了空调服的发展概况以及国内外研究现状,提出了智能微空调服系统的总体的系统组成和工作原理；二、在对制冷方式进行优选之后对智能微空调服的制冷系统进行了结构设计,包括半导体制冷器的结构设计以及主要参数的确定等；三、人体背部热舒适系统的理论分析。本部分首先采用经典的Pennes生物传热学方程建立人体背部数学传热模型,通过Matlab数值计算得出人体背部在常温和极端温度条件下有制冷源和无制冷源时的背部温度的变化情况,为进一步的数值模拟计算提供理论依据；四、智能微空调服制冷空气流场的数值模拟。关于制冷系统结构设计,与普通空调制冷系统结构设计所不同的是,不仅要考虑制冷系统的制冷方式和制冷工质等主要因素,重点还要考虑如何结合人体组织散热对制冷系统的影响,来优化制冷结构与参数。因此,在对人体背部热舒适系统分析的基础上,通过建立人体背部和制冷空气管道三维模型并在CFD ICEM中进行网格划分,在ANSYS CFX中进行一系列的制冷空气管道流场分析,通过优化参数计算得出智能微空调服的制冷空气管道结构和制冷相关参数。五、智能微空调服控制系统的设计。控制系统的设计主要进行了硬件系统的设计与软件程序的设计,硬件系统的设计主要是通过电路的优化设计和元件的优选达到智能微空调服对人体的特殊需要,而软件系统的设计是在硬件设计的基础上进行程序设计来达到硬件功能的实现。最后,对全文进行了概括性总结和展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及目的意义
• 1.2 空调服的研究历程与现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 智能微空调服系统的总体结构与工作原理
• 1.3.1 系统组成
• 1.3.2 工作原理
• 1.4 本文研究内容
• 第2章 智能微空调服制冷系统的设计
• 2.1 制冷方式的优选
• 2.2 半导体制冷器的结构设计
• 2.2.1 半导体制冷器的工作原理
• 2.2.2 制冷量的计算
• 2.2.3 半导体制冷器的结构设计
• 2.2.4 半导体制冷器的主要参数
• 2.3 本章小结
• 第3章 人体热舒适系统的理论分析
• 3.1 人体背部数学传热模型的建立
• 3.1.1 控制方程
• 3.1.2 边界条件
• 3.1.3 参数取值
• 3.2 理论解析计算与结果讨论
• 3.2.1 传热方程的简化
• 3.2.2 边界条件的确定与计算
• 3.2.3 Matlab计算与结果分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 热舒适系统的对流传热数值模拟
• 4.1 CFD简介
• 4.2 几何模型
• 4.2.1 几何模型的简化
• 4.2.2 几何模型的建立
• 4.3 划分网格
• 4.4 边界条件与参数设置
• 4.4.1 边界条件的建立
• 4.4.2 参数设置
• 4.5 背部传热过程模拟与结果分析
• 4.5.1 CFX前处理
• 4.5.2 计算求解
• 4.5.3 CFX后处理与结果分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 智能微空调服控制系统的设计
• 5.1 控制系统整体方案描述
• 5.2 信号检测单元
• 5.3 控制系统硬件设计
• 5.3.1 DS18B20电路设计
• 5.3.2 微控制器及其外围电路设计
• 5.3.3 控制系统硬件设计
• 5.4 控制系统的软件设计
• 5.4.1 系统程序流程图
• 5.4.2 温度检测与显示
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
• 附录