本發(fā)明屬于方艙系統(tǒng)仿真技術(shù)領(lǐng)域，具體地講涉及一種電子方艙內(nèi)人體舒適度的檢測仿真方法。

背景技術(shù)：

目前，我國通用的電子方艙由六塊復(fù)合大板及附屬連接件組裝而成的空腔殼體。大多數(shù)方艙用來裝載各種可移動的設(shè)備，和運載汽車一起構(gòu)成機動性強、相對獨立的分系統(tǒng)。由于方艙具有良好的戰(zhàn)場機動能力、快速的作戰(zhàn)反應(yīng)能力、適宜的艙載設(shè)備和人員的工作環(huán)境，并可具有一定的戰(zhàn)場威脅防護能力，因此電子方艙已成為當(dāng)前不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢，在武器系統(tǒng)的地面裝備中廣泛應(yīng)用。

電子方艙內(nèi)集成了大量的高功率電子設(shè)備，同時工作人員在艙內(nèi)長時間工作。艙內(nèi)的熱負荷包括電子設(shè)備的耗散功率、人員的散熱和太陽輻射等，如果不能將這些熱量及時帶出方艙，一方面容易導(dǎo)致設(shè)備失敗，系統(tǒng)崩潰；另一方面影響操作人員的舒適性，降低任務(wù)的執(zhí)行效率。

目前，電子方艙前期設(shè)計時往往會忽略人體舒適性的設(shè)計，對于人體舒適度的檢測通常只有在電子方艙生產(chǎn)出來后才能進行，根據(jù)檢測結(jié)果再對電子方艙的布局設(shè)計進行修改，這樣就大大耗費了生產(chǎn)成本、耽誤了生產(chǎn)周期。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種電子方艙內(nèi)人體舒適度的檢測仿真方法，節(jié)約了電子方艙的生產(chǎn)成本，縮短了電子方艙的生產(chǎn)周期。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種電子方艙內(nèi)人體舒適度的檢測仿真方法，包括如下步驟：

s1，針對電子方艙的布局方案，獲取電子方艙內(nèi)電子設(shè)備、辦公硬件和人員的位置信息及尺寸數(shù)據(jù)，建立電子方艙三維模型；

s2，根據(jù)電子方艙三維模型對電子方艙的工作環(huán)境、設(shè)備固體材料、初始邊界條件進行仿真模擬，得到電子方艙的整個艙體的仿真結(jié)果；

s3，根據(jù)整個艙體的仿真結(jié)果，采集艙體中人員工作區(qū)域內(nèi)的仿真結(jié)果并進行分析，得到關(guān)于人體舒適度的各項參數(shù)；

s4，根據(jù)所述各項參數(shù)判斷所述布局方案是否滿足人體舒適度的要求；如果滿足人體舒適度的要求，則確定所述布局方案為最終方案；如果不滿足人體舒適度的要求，則對所述布局方案進行調(diào)整，重復(fù)步驟s1～s3，直到滿足人體舒適度的要求為止。

優(yōu)選的，所述步驟s1具體包括如下步驟：

s11，針對電子方艙的布局方案，獲取電子方艙內(nèi)電子設(shè)備、辦公硬件和人員的位置信息及尺寸數(shù)據(jù)；

s12，根據(jù)位置信息及尺寸數(shù)據(jù)，建立電子方艙的三維模型；

s13，對電子方艙的三維模型中的電子設(shè)備和辦公硬件的布局進行簡化，得到簡化后的三維模型。

進一步優(yōu)選的，所述步驟s13的具體簡化過程包括：去除電子方艙箱體的凸臺、凹槽、棱角及連接件；忽略電子設(shè)備的芯片及電路，將電子設(shè)備簡化為簡單實體；辦公硬件按照實際形狀進行模型簡化。

優(yōu)選的，步驟s2中，所述工作環(huán)境包括艙外流動的流體、艙外環(huán)境的溫度、艙外太陽的輻射；所述設(shè)備固體材料包括電子設(shè)備、辦公硬件和電子方艙壁的材料；所述初始邊界條件包括電子設(shè)備的熱負荷、風(fēng)機型號、空調(diào)進風(fēng)量與進風(fēng)溫度；所述仿真結(jié)果包括電子方艙內(nèi)電子設(shè)備工作溫度云圖、空氣溫度云圖、空氣流速云圖。

優(yōu)選的，所述步驟s3中具體過程為：根據(jù)整個艙體的仿真結(jié)果，分別采集人員工作區(qū)域內(nèi)的多個水平面和多個垂直面的仿真結(jié)果并對其進行分析，得到關(guān)于人體舒適度的各項參數(shù)，各項參數(shù)包括最高空氣流速和最高空氣溫度。

優(yōu)選的，步驟s4中所述滿足人體舒適度的要求為人員工作區(qū)域中的最高空氣流速不大于60m/min和最高空氣溫度不高于29.5℃。

進一步優(yōu)選的，步驟s4中對所述布局方案進行調(diào)整具體包括以下過程：若人員工作區(qū)域中的最高空氣流速快于人體舒適度的要求時，降低空調(diào)輸出風(fēng)速、增大人員工作區(qū)域以及減少電子方艙內(nèi)的設(shè)備；若人員工作區(qū)域中的最高空氣溫度高于人體舒適度的要求時，將熱耗高的電子設(shè)備布置在遠離人員工作區(qū)域的地方或降低空調(diào)輸出溫度。

本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果在于：

1)本發(fā)明在電子方艙設(shè)計中，針對電子方艙的布局方案，獲取電子方艙內(nèi)電子設(shè)備、辦公硬件和人員的位置信息及尺寸數(shù)據(jù)并建立電子方艙三維模型，根據(jù)電子方艙三維模型對電子方艙的工作環(huán)境、設(shè)備固體材料、初始邊界條件進行仿真模擬，得到整個艙體的仿真結(jié)果，根據(jù)整個艙體的仿真結(jié)果，分別采集人員工作區(qū)域內(nèi)的多個水平面和多個垂直面的仿真結(jié)果并對其進行分析，得到關(guān)于人體舒適度的各項參數(shù)，根據(jù)所述各項參數(shù)判斷所述布局方案是否滿足人體舒適度的要求，從而實現(xiàn)了人體舒適度的檢測，為電子方艙的實際生產(chǎn)提供了依據(jù)和保障，節(jié)約了電子方艙的生產(chǎn)成本，縮短了電子方艙的生產(chǎn)周期。

2)本發(fā)明通過獲取電子方艙內(nèi)電子設(shè)備、辦公硬件和人員的位置信息和尺寸信息的數(shù)據(jù)建立電子方艙的三維模型，再對電子方艙的三維模型中的電子設(shè)備和辦公硬件的布局進行簡化，得到簡化后的三維模型，并對簡化后的三維模型進行仿真模擬，減少了模型的復(fù)雜度，使模型更容易計算，降低了仿真難度。

3)本發(fā)明對電子方艙的三維模型進行仿真模擬，綜合考慮了艙外流動的流體、艙外環(huán)境的溫度、艙外太陽的輻射工作環(huán)境和電子設(shè)備、辦公硬件和電子方艙壁的材料以及電子設(shè)備的熱負荷、風(fēng)機型號、空調(diào)進風(fēng)量與進風(fēng)溫度初始邊界條件等因素，使仿真環(huán)境更加接近實際情況，保證了仿真結(jié)果的準確性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的方法流程圖。

圖2為本發(fā)明實施例中簡化前的電子方艙三維模型圖。

圖3為本發(fā)明實施例中簡化后的電子方艙三維模型圖。

圖4a、圖4b為本發(fā)明實施例中采集的水平面空氣流速云圖。

圖5a、圖5b為本發(fā)明實施例中采集的水平面空氣溫度云圖。

圖6a、圖6b為本發(fā)明實施例中采集的垂直面空氣流速云圖。

圖7a、圖7b為本發(fā)明實施例中采集的垂直面空氣溫度云圖。

圖8為本發(fā)明實施例中采集的電子設(shè)備的工作溫度云圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1所示，一種電子方艙內(nèi)人體舒適度的檢測仿真方法，包括如下步驟：

s1，針對電子方艙的布局方案，獲取電子方艙內(nèi)電子設(shè)備、辦公硬件和人員的位置信息及尺寸數(shù)據(jù)，建立電子方艙三維模型；

具體地，包括以下步驟：

1)針對電子方艙的布局方案，獲取電子方艙內(nèi)電子設(shè)備、辦公硬件和人員的位置信息及尺寸數(shù)據(jù)；

2)根據(jù)位置信息及尺寸數(shù)據(jù)，建立電子方艙的三維模型；

3)對電子方艙的三維模型中的電子方艙箱體以及電子方艙內(nèi)電子設(shè)備和辦公硬件的布局進行簡化，即去除電子方艙箱體的凸臺、凹槽、棱角及連接件，忽略電子設(shè)備的芯片和電路，將電子設(shè)備簡化為簡單實體，辦公硬件按照實際形狀進行模型簡化，從而得到簡化后的三維模型。

s2，根據(jù)電子方艙三維模型對電子方艙的工作環(huán)境、設(shè)備固體材料、初始邊界條件進行仿真模擬，得到電子方艙的整個艙體的仿真結(jié)果；

具體地，工作環(huán)境包括艙外流動的流體、艙外環(huán)境的溫度、艙外太陽的輻射；所述設(shè)備固體材料包括電子設(shè)備、辦公硬件和電子方艙壁的材料；所述初始邊界條件包括電子設(shè)備的熱負荷、風(fēng)機型號、空調(diào)進風(fēng)量與進風(fēng)溫度。

所述仿真結(jié)果包括電子方艙內(nèi)電子設(shè)備工作溫度云圖、空氣溫度云圖、空氣流速云圖。

s3，根據(jù)整個艙體的仿真結(jié)果，采集艙體中人員工作區(qū)域內(nèi)的仿真結(jié)果并進行分析，得到關(guān)于人體舒適度的各項參數(shù)；

具體地，根據(jù)整個艙體的仿真結(jié)果，分別采集人員工作區(qū)域內(nèi)的多個水平面和多個垂直面的仿真結(jié)果并對其進行分析，得到關(guān)于人體舒適度的各項參數(shù)，各項參數(shù)包括最高空氣流速和最高空氣溫度

s4，根據(jù)各項參數(shù)判斷所述布局方案是否滿足人體舒適度的要求；如果滿足人體舒適度的要求，則確定所述初步布局方案為最終方案；如果不滿足人體舒適度的要求，則對所述初步布局方案進行調(diào)整，重復(fù)步驟s1～s3，直到滿足人體舒適度的要求為止。

所述人體舒適度的要求為人員工作區(qū)域中的最高空氣流速不大于60m/min和最高空氣溫度不高于29.5℃。

對所述布局方案進行調(diào)整具體包括以下過程：若人員工作區(qū)域中的最高空氣流速快于人體舒適度的要求時，降低空調(diào)輸出風(fēng)速、增大人員工作區(qū)域以及減少電子方艙內(nèi)的設(shè)備；若人員工作區(qū)域中的最高空氣溫度高于人體舒適度的要求時，將熱耗高的電子設(shè)備布置在遠離人員工作區(qū)域的地方或降低空調(diào)輸出溫度。

下面以具體的實施例來對本發(fā)明的電子方艙內(nèi)人體舒適度的檢測仿真方法進行詳細說明。

實施例：

某雷達的電子方艙前期設(shè)計中，針對對電子方艙布局方案，對人體舒適度進行檢測的方法包括以下步驟：

1)針對電子方艙的布局方案，獲取電子方艙內(nèi)電子設(shè)備、辦公硬件和人員的位置信息及尺寸數(shù)據(jù)，建立電子方艙三維模型。

某雷達的電子方艙初步布局方案中，電子方艙內(nèi)有電子設(shè)備機柜、辦公桌、折疊椅、電腦主機、儲物柜、照明設(shè)備和兩臺空調(diào)。獲取電子方艙內(nèi)電子設(shè)備和辦公硬件的位置信息及尺寸數(shù)據(jù)，并在pro/engineer軟件內(nèi)建立電子方艙及內(nèi)部設(shè)備的三維模型，如圖2所示。

對三維模型進行簡化，具體包括以下操作：忽略電子方艙艙體的凸臺、凹槽、棱角及連接件，將艙體簡化為箱體；忽略電子設(shè)備機柜內(nèi)tr分機、直流分機、綜合分機等插件內(nèi)部芯片，將插件、插箱簡化為簡單實體；軸流風(fēng)扇保留其外形尺寸簡化為立方體，機柜簡化為空心殼體；辦公設(shè)備、照明設(shè)備、空調(diào)均按照實際形狀簡化。得到簡化后的三維模型，如圖3所示。

2)根據(jù)電子方艙三維模型對電子方艙的工作環(huán)境、設(shè)備固體材料、初始邊界條件進行仿真模擬，得到電子方艙的整個艙體的仿真結(jié)果。

根據(jù)電子方艙實際工作環(huán)境，設(shè)置艙內(nèi)和艙外的流動流體為空氣；為使電子方艙適應(yīng)高溫作業(yè)環(huán)境，設(shè)置艙外環(huán)境的溫度為55℃；太陽輻射量為1120w/m²。研究在此工作環(huán)境下，艙內(nèi)的熱環(huán)境情況。

電子設(shè)備材料為鋁合金制成，將其材料設(shè)為3003鋁合金。辦公設(shè)備、空調(diào)進行絕熱壁面處理。方艙壁為鋁合金蒙皮包覆聚氨酯泡沫芯材結(jié)構(gòu)，故外部蒙皮材料設(shè)置為3003鋁合金、內(nèi)部芯材設(shè)置為聚氨酯。

機柜是一個獨立的環(huán)控系統(tǒng)，內(nèi)部排布不同的電子設(shè)備及不同型號的軸流風(fēng)扇。電子設(shè)備按照實際發(fā)熱量設(shè)置成體積熱源，軸流風(fēng)扇按照實際參數(shù)選擇相關(guān)型號；艙內(nèi)照明熱取200w，電腦主機散熱取100w；將空調(diào)轉(zhuǎn)化為進風(fēng)口、出風(fēng)口進行設(shè)置，進風(fēng)量為1200m³/h、進風(fēng)溫度為18℃；空調(diào)的制冷量大小與電子方艙的散熱量保持一致。

使用計算機仿真模塊的floefd軟件，將機柜內(nèi)電子設(shè)備工作溫度、艙內(nèi)空氣溫度、艙內(nèi)空氣流速設(shè)置為主要仿真目標(biāo)進行仿真計算，得到電子設(shè)備工作溫度云圖、艙內(nèi)空氣溫度云圖、艙內(nèi)空氣流速云圖的仿真結(jié)果。

3)根據(jù)整個艙體的仿真結(jié)果，采集艙體中人員工作區(qū)域內(nèi)的仿真結(jié)果并進行分析，得到關(guān)于人體舒適度的各項參數(shù)。

根據(jù)整個艙體的仿真結(jié)果，分別采集人員工作區(qū)域內(nèi)的多個水平面和多個垂直面的仿真結(jié)果并對其進行分析，得到關(guān)于人體舒適度的各項參數(shù)，各項參數(shù)包括最高空氣流速和最高空氣溫度。采集的水平面空氣流速云圖如圖4a、圖4b所示，水平面空氣溫度云圖如圖5a、圖5b所示，采集的垂直面空氣流速云圖如圖6a、圖6b所示，垂直面空氣溫度云圖如圖7a、圖7b所示，電子設(shè)備的工作溫度云圖如圖8所示。

分析電子設(shè)備的工作溫度云圖，最高溫度為56.97℃；分析多個水平面和多個垂直面的空氣溫度云圖，得到最高空氣溫度約為24℃～25℃；分析多個水平面和多個垂直面的空氣流速云圖，得到艙內(nèi)最高空氣流速較高為70m/min，人員工作區(qū)域內(nèi)的最高空氣流速約為45m/min。

4)根據(jù)人體舒適度的各項參數(shù)判斷電子方艙內(nèi)的人員舒適度是否滿足國軍標(biāo)規(guī)定的人體舒適度的要求；如果滿足人體舒適度的要求，則確定所述布局方案為最終方案；如果不滿足人體舒適度的要求，則對所述布局方案進行調(diào)整，重復(fù)進行步驟1)～步驟3)，直到滿足人體舒適度的要求為止。

電子設(shè)備工作溫度最高溫度為56.97℃，滿足電子設(shè)備工作溫度低于70℃的要求；人員工作區(qū)域內(nèi)的最高空氣溫度約為24℃～25℃，低于國軍標(biāo)gjb/z131-2002規(guī)定的保證人員可靠工效的溫度上限29.5℃；艙內(nèi)最高空氣流速較高為70m/min，人員工作區(qū)域內(nèi)的最高空氣流速約為45m/min，滿足國軍標(biāo)gjb2873-1997通過人體周圍的氣流速度應(yīng)小于60m/min的要求。因此，此電子方艙設(shè)計中的電子方艙布局方案，滿足人體舒適度的要求，此布局方案可定為電子方艙最終布局方案。

如果人體舒適度的各項參數(shù)不滿足國軍標(biāo)規(guī)定的人體舒適度的要求，則需調(diào)整電子方艙設(shè)計中的電子方艙布局方案，重復(fù)進行步驟1)～步驟3)，直到人體舒適度的各項參數(shù)滿足人體舒適度的要求為止。

對所述布局方案進行調(diào)整具體包括以下過程：若人員工作區(qū)域中的最高空氣流速快于人體舒適度的要求時，降低空調(diào)輸出風(fēng)速、增大人員工作區(qū)域以及減少電子方艙內(nèi)的設(shè)備；若人員工作區(qū)域中的最高空氣溫度高于人體舒適度的要求時，將熱耗高的電子設(shè)備布置在遠離人員工作區(qū)域的地方或降低空調(diào)輸出溫度。

綜上所述，針對電子方艙的布局方案，獲取電子方艙內(nèi)電子設(shè)備、辦公硬件和人員的位置信息及尺寸數(shù)據(jù)并建立電子方艙三維模型，根據(jù)電子方艙三維模型對電子方艙的工作環(huán)境、設(shè)備固體材料、初始邊界條件進行仿真模擬，得到整個艙體的仿真結(jié)果，根據(jù)整個艙體的仿真結(jié)果，分別采集人員工作區(qū)域內(nèi)的多個水平面和多個垂直面的仿真結(jié)果并對其進行分析，得到關(guān)于人體舒適度的各項參數(shù)，根據(jù)所述各項參數(shù)判斷所述布局方案是否滿足人體舒適度的要求，從而實現(xiàn)了人體舒適度的檢測，為電子方艙的實際生產(chǎn)提供了依據(jù)和保障，節(jié)約了電子方艙的生產(chǎn)成本，縮短了電子方艙的生產(chǎn)周期。