Comsol熔断器电-热耦合计算

在全球气候变暖与极端高温频发的当下，太阳辐射对人体热舒适与健康的影响愈发显著。传统实验方法难以全面捕捉复杂环境下的热传递机制。Comsol多物理场仿真技术凭借其强大的数值计算能力，可精准模拟太阳辐射对人体与周围环境的耦合传热过程，为智能温控服装研发优化提供创新解决方案。文｜热流Es编辑｜小苏审核｜赵佳乐高温对人体影响巨大夏日高温对人体的影响是多系统协同作用的结果。当环境温度超过35℃，人体通过皮肤辐射、传导散热的效率大幅下降，主要依赖汗液蒸发降温。此时，下丘脑体温调节中枢会加速血液循环，使体表血管扩张，导致心脏负荷增加，心率可能比常温下快20%~30%。持续高温易引发脱水，当体液流失超过体重的2%，就会出现注意力不集中、肌肉耐力下降；若流失达5%，可能引发热痉挛；超过10%则会导致热射病，核心体温升至40℃以上，损伤脑、肝等器官，危及生命。此外，高温会抑制食欲（胃肠血流减少）、影响睡眠（体表温度过高阻碍入睡），长期暴露还可能增加肾脏负担（浓缩尿液需求上升）。儿童、老人及慢性病患者因调节能力较弱，成为高温伤害的高危人群。夏日高温炎炎夏日，如何减少太阳对人体的热辐射？炎炎夏日减少太阳对人体的热辐射，需从“阻隔辐射吸收”和“增强体表散热”双维度入手：物理屏障与材质优选：穿戴浅色、高反射率衣物（如聚酯纤维或含陶瓷微粒面料），利用颜色对短波辐射的反射特性减少吸热；选择表面发射率高的材质，促进人体长波辐射散热。宽边帽、UPF50+遮阳伞可屏蔽直射辐射，伞面优选铝膜涂层。主动散热与环境调节：通过喷雾、湿毛巾等增加体表蒸发散热，水蒸发时每克可带走2.4kJ热量；避免密闭环境，利用自然风或风扇强化对流（风速1m/s可提升散热效率30%）。选择树荫、凉亭等阴凉处，利用物体对太阳辐射的遮挡（遮阳率＞90%时，辐射通量可降至100W/m²以下）。科学防晒与行为干预：涂抹含氧化锌、二氧化钛的物理防晒霜（覆盖UV-A/B及部分红外波段），形成反射屏障；避开10:00-16:00太阳辐射峰值时段外出，必要时穿戴冰感衣（含相变材料，可吸收体表热量延缓升温）。此外，及时补充电解质水，维持汗腺分泌效率（脱水时散热能力下降50%），从生理层面增强热耐受。从物理屏障与材质优选角度分析采用Comsol软件耦合固体传热和太阳辐射物理场进行建模，物理场几何模型、边界条件和网格划分如下。研究通过Comsol构建三维人体热模型，量化分析不同防护策略下的体表温度分布与热流密度，旨在揭示材料特性与辐射屏蔽效果间的内在关联，助力开发高效低耗的被动式降温技术。物理场建模衣物热辐射率越低，人体降温效果最佳采用瞬态求解器进行计算，计算步长0.1min，计算总时间20min。通过查看20min时穿着不同热辐射率衣物的人体温度分布图，可以得出：衣物热辐射率越低，人体降温效果最佳。因此炎炎夏日建议选择购买热辐射率低的衣服。衣物热辐射率0.01时的人体温度分布衣物热辐射率0.5时的人体温度分布衣物热辐射率0.99时的人体温度分布衣物热辐射率0.01时的人体表面辐射度衣物热辐射率0.5时的人体表面辐射度衣物热辐射率0.99时的人体表面辐射度不同衣物热辐射率下的人体平均温度来源：Comsol有限元模拟