Effect of air gap thickness and contact area on heat transfer through garments in real life situation

par Emel Mert

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Marie-Ange Bueno.

  • Titre traduit

    Influence de l'épaisseur d'air et l'aire de contact sur les transferts de chaleur dans les situations de la vie courante


  • Résumé

    Le corps humain et les vêtements sont toujours en interaction directe avec l’environnement, le corps devant maintenir sa température à environ 37°C. Les transferts de chaleur sont affectés non seulement par les propriétés de l’étoffe constitutives du vêtement, mais également par l’épaisseur de la couche d’air entre le corps et le vêtement. Les propriétés thermiques de la couche d’air dépendent de son étendue, influencée par les courbures du corps humain, des propriétés mécaniques de l’étoffe et de la forme du vêtement. Il est donc nécessaire de déterminer la forme 3D du corps et la répartition, l’étendue et l’épaisseur de la couche d’air ainsi que les zones de contact entre la peau et le vêtement dans des conditions posturales de la vie courante. Dans la présente étude, l’influence thermique de couches d’air homogènes (épaisseur constante) et hétérogènes (épaisseur variable) a été montrée. De plus, la distribution des couches d’air et de l’aire de contact réelle a été analysée minutieusement. L’influence des conditions posturales (à l’aide d’un mannequin) et du mouvement (à l’aide d’un logiciel de simulation de mouvement) a été étudiée dans différents cas. Une méthode de post-traitement des données provenant du logiciel de simulation 3D de mouvement a alors été mise au point. Les résultats montrent que le niveau de confort peut être ajusté en sélectionnant l’étoffe et la forme du vêtement et que cela dépend de la région du corps. La connaissance issue de cette étude sera directement utilisée en modélisation des transferts de chaleur au travers des vêtements et contribue à l’amélioration de la conception des vêtements pour la protection ou la pratique sportive.


  • Résumé

    In real life, human body and clothing are always in direct interaction with environment, where human body attempts to keep its core temperature constant at around 37 °C by physiological thermoregulatory processes. The heat transfer from the wearer’s body to the environment is affected not only by the fabric properties but also by the presence of air layers and the contact between body and garment. The thermal properties of air layer are related to its size, which in turn, depends on the form of the wearer’s body, mechanical properties of fabric and garment design. Therefore, it is necessary to determine the three dimensional (3D) map and the quantitatively determination of air layers and contact area on the garment in real life situations, such as for various body postures and movement. In the present study, a comparison of the thermal effect of the heterogeneous and homogeneous air layers was sought. Additionally, the distribution of air layers and the contact area for lower body garments were analysed systematically. The effect of various body posture and movement on sought parameters was investigated. Moreover, new method was introduced to post-process the sought parameters for the ready output from 3D simulation software. Consequently, the results of this study indicated that the comfort level of the human body can be adjusted by selection of fabric type and the design of ease allowances in the garment depending on the body region and given purpose. The knowledge gained in this study will be directly used in modelling of the dry and latent heat transfer through garment and contribute to the improvement of clothing design for protective and active sport garments.

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Cette thèse a donné lieu à une publication en 2016 par Université de Haute Alsace [diffusion/distribution] à Mulhouse

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Informations

  • Sous le titre : Effect of air gap thickness and contact area on heat transfer through garments in real life situation
  • Détails : 1 vol. (138 p.)
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