"模型扩展-[控制系统计算机辅助设计：matlab语言与应用].薛定宇.第二版"
本资源探讨了在控制系统计算机辅助设计中，如何利用MATLAB语言进行模型扩展，特别是针对非稳态传热模型的研究。作者通过深入分析一个高温作业服的设计案例，讨论了不同材料层次对传热过程和皮肤温度的影响。在该研究中，模型扩展着重关注第二层和第四层材料的导热特性及其在高温环境中的应用。
8.5.1 部分，作者首先假设第四层材料具有最小的导热率，因此在高温环境中具有最佳的隔热性能。而第二层材料的导热率最大，其隔热性能相对较弱，但厚度的变化对传热过程的速度影响显著。为了验证这些猜想，设置了两个实验条件：
1) 在环境温度为80℃，工作时间为120分钟的情况下，保持第二层厚度d2固定为10mm，改变第四层厚度d4（1,2,3,4,5,6mm），观察到达稳态时间和稳态温度的变化。
2) 同样的环境条件下，固定第四层厚度d4为3mm，改变第二层厚度d2（15,17,19,21,23,25mm），研究其对传热时间和温度的影响。
实验结果以图表形式展示，图10分别描绘了在固定第二层和第四层厚度时，传热过程的变化。
在模型构建和分析中，作者运用了一维非稳态传热模型，简化了三维问题，考虑了热传导和热对流两种主要的传热方式。基于能量守恒定律建立了偏微分控制方程组，通过最优化方法求解参数，并用有限差分法求解方程，得到了各层材料的温度分布。进一步，作者扩展模型考虑了热辐射，发现其对传热过程影响较小，可以忽略。
在优化设计方面，针对第二层厚度的最小化，作者建立了单变量优化模型，以不超过44℃的安全温度限制和厚度范围为约束，得出第二层最优厚度为17.5mm。同时，考虑到多目标优化，包括舒适性、节约性、性能稳定性和研发效率，作者建立了包含30分钟内最大温度和超过44℃时间限制的多目标优化模型，得出第二层和第四层的最优厚度设计分别为19.2mm和6.4mm。
通过模型扩展和优化，研究发现第二层材料可以延长传热时间，适合长时间作业环境，而第四层材料则增强了隔热性能，适合于高温环境。最后，作者对模型进行了讨论和评估，并提出了未来改进和应用的可能方向。
关键词涉及非稳态一维传热过程、有限差分法和优化模型，强调了在MATLAB环境下，如何利用这些工具解决实际工程问题，特别是在高温作业服设计中的应用。
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