Расчет теплозащитных параметров пакетов одежды методом имитационного моделирования (методом Монте-Карло)

Abstract

Теплозащитные свойства одежды изучены с учетом влияния детерминированных факторов и не изучено влияние на теплозащитные свойства одежды факторов, имеющих случайный характер. В этой связи актуально исследование для получения объективных значений показателей теплозащитных свойств одежды с учетом характера распределения факторов для партии изделий, которые являются случайными. Зная законы распределения случайных факторов, можно эффективно реализовать расчеты теплоизоляционных свойств пакетов материалов одежды имитационным методом моделирования. В работе разработан метод расчета теплофизических параметров пакетов одежды на основе имитаций случайных параметров, распределенных по нормальному закону. Для расчета составлен алгоритм и программа расчета на языке программирования Python. Выполнен расчет теплофизических параметров пакета одежды, при этом произведен анализ влияния скорости потока ветра на них. При расчете скорости потока ветра, который оказывает существенное влияние на значения эффективного коэффициента теплопроводности пакетов, значения суммарного коэффициента пакетов принимаются с учетом таблицы Бофорта и рекомендаций МЧС Казахстана. Разработанная программа расчета теплофизических характеристик пакета материалов одежды позволяет в процессе вычислений изменять параметры модели: вводить новые слои материалов в пакет, изменять теплофизические и линейные характеристики отдельных слоев пакета, изменять внешние условия.

Киімнің жылудан қорғайтын қасиеттері детерминирленген факторлардың әсерін ескере отырып зерттелген, ал киімнің жылудан қорғайтын қасиеттеріне кездейсоқ факторлардың әсері зерттелмеген. Осыған байланысты бұйымдар партиясы үшін факторлардың таралу сипатын ескере отырып, киімнің жылу қорғау қасиеттерінің көрсеткіштерінің объективті мәндерін алу үшін кездейсоқ болады. Кездейсоқ факторлардың таралу заңдылықтарын тиімді біле отырып, модельдеу әдісін қолдана отырып, киім материалдарының қаптамаларының жылу оқшаулау қасиеттерінің есептеулерін жүргізуге болады. Жұмыста нормал заң бойынша үлестрілген кездейсоқ параметрлерді үлгілеу негізінде киім қаптамаларының термофизикалық параметрлерін есептеу әдісі әзірленді. Есептеу үшін Python бағдарламалау тілінде алгоритм және есептеу бағдарламасы құрастырылды. Киім қаптамасының термофизикалық параметрлері есептеліп, оларға жел ағынының жылдамдығының әсері талданды. Киім материалдарының қаптамасының тиімді жылу өткізгіштік коэффициентінің мәндеріне және қаптамалардың жалпы коэффициентінің мәндеріне айтарлықтай әсер ететін жел ағынының жылдамдығын есептеу кезінде Бофорт кестесін және Қазақстан Төтенше жағдайлар министрлігінің ұсыныстарын ескеру қажет. Киім материалдарының қаптамасының термофизикалық сипаттамаларын есептеуге әзірленген бағдарлама есептеу процесі кезінде үлгі параметрлерін өзгертуге мүмкіндік береді: қаптамаға материалдардың жаңа қабаттарын енгізуді, қаптаманың жеке қабаттарының термофизикалық және сызықтық сипаттама-ларын өзгертуді, сыртқы шарттарды өзгертуді.

The heat-protective properties of clothing have been studied taking into account the influence of deterministic factors, and the influence of random factors on the heat-protective properties of clothing has not been studied. In this regard, to obtain objective values of indicators of the heat-protective properties of clothing, taking into account the nature of the distribution of factors for a batch of products that are random. Knowing the laws of distribution of random factors effectively, it is possible to carry out calculations of the thermal insulation properties of clothing material packages using the simulation method. The work has developed a method for calculating the thermophysical parameters of clothing packages based on simulations of random parameters distributed according to a normal law. For the calculation, an algorithm and calculation program were compiled in the Python programming language. The thermophysical parameters of the clothing package were calculated, and the influence of wind flow speed on them was analyzed. When calculating the wind flow speed, which have a significant impact on the values of the effective thermal conductivity coefficient of the packages and the values of the total coefficient of the packages, they are taken taking into account the Beaufort table and the recommendations of the Ministry of Emergency Situations of Kazakhstan. The developed program for calculating the thermophysical characteristics of a package of clothing materials allows to change the model parameters during the calculation process: introduce new layers of materials into the package, change the thermophysical and linear characteristics of individual layers of the package, change external conditions.