呼吸防護(hù)面具罩體的流體力學(xué)分析及參數(shù)化建模研究.pdf

1、呼吸防護(hù)面具是勞動(dòng)過(guò)程中預(yù)防和控制呼吸性職業(yè)危害、保障勞動(dòng)者生命安全的重要保護(hù)裝備。佩戴呼吸防護(hù)面具將產(chǎn)生額外呼吸阻力，它增加呼吸功，影響通氣，降低工人的工作效率和工作能力。如何減少額外呼吸阻力一直是國(guó)際呼吸防護(hù)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。本文旨在采用計(jì)算流體力學(xué)分析與參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，用UG二次開(kāi)發(fā)工具構(gòu)建參數(shù)化的呼吸防護(hù)面具罩體幾何模型，并對(duì)之進(jìn)行流體力學(xué)分析，以確定面具罩體幾何結(jié)構(gòu)對(duì)呼吸阻力的影響，實(shí)現(xiàn)面具罩體的優(yōu)化再設(shè)計(jì)目的。
　　

2、計(jì)算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics，簡(jiǎn)稱CFD)是現(xiàn)代科學(xué)中解決復(fù)雜流動(dòng)和傳熱問(wèn)題的有效計(jì)算技術(shù)。本文采用計(jì)算流體力學(xué)分析呼吸防護(hù)面具罩體內(nèi)呼吸氣流情況，主要內(nèi)容包括：根據(jù)現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)及空氣動(dòng)力學(xué)相關(guān)研究，確定呼吸防護(hù)面具罩體內(nèi)呼吸氣流流場(chǎng)特征、模擬主控方程、邊界條件和三維湍流模型；以基于人體適配設(shè)計(jì)的頭部三維模型數(shù)據(jù)，構(gòu)造呼吸氣流幾何模型，并采用專(zhuān)業(yè)網(wǎng)格劃分軟件ICEM CFD對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分；采用

3、計(jì)算流體力學(xué)分析軟件CFX進(jìn)行數(shù)值模擬分析，得到一定幾何結(jié)構(gòu)下呼吸防護(hù)面具的相關(guān)呼吸氣流參數(shù)。
　　 參數(shù)化設(shè)計(jì)指用一組參數(shù)來(lái)約定設(shè)計(jì)對(duì)象的尺寸關(guān)系，從而表達(dá)該設(shè)計(jì)對(duì)象的幾何結(jié)構(gòu)，是初步設(shè)計(jì)、產(chǎn)品建模、系列設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的有效手段。本文提出用參數(shù)化設(shè)計(jì)的方法對(duì)面具罩體的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行表達(dá)，以便于確定面具罩體的幾何參數(shù)對(duì)呼吸阻力的影響情況。以一款簡(jiǎn)單呼吸防護(hù)面具產(chǎn)品為例，本文采用UG二次開(kāi)發(fā)工具對(duì)罩體部分的三維建模過(guò)程進(jìn)行參數(shù)化創(chuàng)建