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1、集美大学诚毅学院大学生创新创业训练计划项目申报书所在系：商船系基于热传导定律的高温作业专用服项目名称：装的设计R创新训练项目项目类型：创业训练项目创业实践项目负责人：马伟坤指导教师：李敏集美大学诚毅学院填写须知一、项目分类说明：1 .创新训练项目是本科生个人或团队，在校内导师指导下，自主完成创新性实验方法的设计、设备和材料的准备、实验的实施、数据处理与分析、总结报告撰写等工作。2 .创业训练项目是本科生团队，在校内导师指导下，团队中每个学生在项目实施过程中承担一个或多个具体的角色，通过编制商业计划书、开展可行性研究、模拟企业运行、进行一定程度的验证试验，撰写创业报告等工作。3 .创业实践项目是
2、学生团队，在学校导师和企业导师共同指导下，采用前期创新训练项目（或创新性实验）的成果，提出一项具有市场前景的创新性产品或者服务，以此为基础开展创业实践活动。申报该类项目需额外提交企业导师合作指导协议书作为附件。二、申报书请按顺序逐项填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨。空缺项要填“无”。三、申请参加大学生创新创业训练计划项目团队的人数含负责人在内不得超过5人。四、表格中的字体小四号仿宋体，1.5倍行距；需签字部分由相关人员以黑色钢笔或水笔签名。均用A4纸双面打印，于左侧装订成册。五、推荐上报的计划项目由学院分管领导在申报书上签署意见、签字并加盖公章后，一式五份（均为原件），报送学校。项目起
3、止时间2021年5月至2022年5月负责人姓名专业班级所在系学号联系电话E-maiI马伟坤航海技术2091商船系项目组成员林星宇航海技术2091商船系叶光辉航海技术2091商船系无无无无无无无无无无无无指导S姓名李敏职务/职称主任助理/副教授所在单位集美大学诚毅学院数理教学部教联系电话E-maiICOm校外导师姓名无职务/职称无所在单位无联系电话无E-maiI无项目名称基于热传导定律的高温作业专用服装分析一、项目简介消防和金属炼钢等行业中，工作人员在高温环境中工作时需要穿着专用服装。高温作业专业服装通常由三层织物材料组成，为了设计更合理的多层热防护服，本文将使用于2018年全国大学生数学建模竞
4、赛的A题中的模型和数据，根据傅里叶热传导定律、牛顿冷却定律等，研究多层防护服、空气层和假人之间的热传导过程，通过求解定解问题，可以分析出防护服各层的厚度和温度分布情况。因此，建立高温环境下的热防护服装设计模型，并且结合人体皮肤烧伤度，为热防护服提供理论依据十分重要。二、申请理由（包括自身/团队具备的知识、条件、特长、兴趣、前期准备等）服装作为人类在物质生产及生活活动中最基本的保证之一，是人与环境间的中间体，充当着我们第二皮肤的作用。如今人类从事的生产活动随时代发展变得越来越复杂且多变，所以在不同环境下对服装性能的要求变得愈发重视。其中，高温作业防护服装的研究一直是国家安全的发展和振兴纺织业产品
5、的重要课题。团队成员都是商船院的学生，具备相对全面的数学和物理知识，对编程语言比较感兴趣。该组同学很喜欢应用数学建模去解决一些实际问题，他们愿意组成团队，齐心协力，充分利用专业特长共同完成此课题。三、项目方案（计划、技术路线、人员分工等）在高温环境下工作时，人们需要穿着专用服装以避免灼伤。专用服装通常由三层织物材料构成，记为I、II、III层，其中I层与外界环境接触，III层与皮肤之间还存在空隙，将此空隙记为IV层。为设计专用服装，将体内温度控制在37。C的假人放置在实验室的高温环境中，测量假人皮肤外侧的温度。为了降低研发成本、缩短研发周期，我们需要数学模型来确定假人皮肤外侧的温度变化情况，从
6、而分析高温专用防护服的各层厚度以及温度分布情况。此次项目分为4个步骤完成：1 .模型的建立测试环境温度和各层织物的性质的具体数值，结合傅里叶定律和热传导的控制方程，建立了多层热防护服-空气层-假人系统的热传导模型。然后采用显热容和热传导系数随温度变化的经验公式，研究多层热防护服、空气层和假人的热传导过程，应用牛顿热传导定律和能量守恒定律分析实际情况下高温环境与织物层、织物层与织物层、织物层与空气层、空气层与假人之间的热传导的初始条件和边界条件，建立一维非线性常系数偏微分抛物型方程组。2 .模型的求解将应用有限差分法和二元法对定解问题进行求解。根据假人温度分布情况，将模型分为稳态和非稳态两部分分
7、别进行求解。最后利用上述数学模型和MATLAB软件编写程序，求解定解问题，得到实验结果，进一步画出热防护服各层温度分布平面图。3 .结果的分析针对上一步所求该热防护服的各层温度分布图，具体分析该热防护服的各层材料的温度分布及随时间的变化情况，为高温作业专用服装的设计提供理论依据。4 .模型的检验由于热交换系数是未知的，需要利用皮肤外侧的温度测量值反算出来。温度测量值不可避免地带有一定的误差，反演算法也会带来误差，这就导致热交换系数不是精确的。综合考虑，我们将从热交换系数的误差对专用服装厚度的设计是够有影响，有多大影响的角度出发对模型的精度进行检验。四、项目特色与创新点1、该项目应用数学物理知识
8、，通过建模对高温作业专用服进行研究，它的方法更科学，更能缩其研究进程。2、该项目的研究课题实用性强，有一定的创新性。3、该项目的研究方法为热防护服的功能性设计提供理论参考。五、项目进度安排1、2021年3月-2021年4月：确定方案，咨询相关人士，对方案结构进行预构想；2、2021年4月-2021年5月：根据收集的资料，分析问题；3、2021年6月-2021年7月：按照预定计划，根据傅里叶热传导定律，建立微分方程；4、2021年8月-2021年9月：根据牛顿冷却定律和能量守恒定律，列出边界条件，建立定解问题；5、2021年10月2022年1月：求解定解问题，应用matlab模拟，得出结果；6、
9、2022年2月-2022年4月：对结果进行分析讨论，并对模型进一步优化；7、2022年5月：整理成果，准备结题。六、项目经费使用计划(要求说明项目经费)L业务费：500元用于发表论文、打印资料、文献检索(1)计算、分析、测试费：0元(2)能源动力费：100元用于打印资料(3)会议、差旅费：0元(4)文献检索费：100元用于文献检索(5)论文出版费：300元用于发表论文2 .仪器设备购置费：1000元用于用于购买打印机、移动硬盘、小型设备等3 .实验装置试制费：0元4 .材料费：500元用于用于购买书籍等其他：0元合计：2000元七、项目完成预期成果（论文级别、专利、设计、产品、服务；创新实践项目需说明公司规模、营业额等）1、为高温作业防护服的设计提供理论依据。2、形成可发表的论文1篇或专利1个（选做）。指导教师意见，基于数学物理方法，本项目欲针对高温作业防护服展开研究，从而为热防护服的功能性设计提供理论参考。该项目方案可行，研究方法科学合理，有一定的创新性，且有一定的实际意义。同意申报。签名：年月日系意见：在数学建模中通过建立微分方程来分析高温作业防护服，从而从功能上给出合理的设计方案，是很科学和完善的研究方法。此项目方案详细，方法得当，有创新意识，相信其分析结果对于设计高温作业防护服是很值得借鉴的。同意申报。签名盖章：年月日学院意见:签名盖章：年月日
