Ин таҳқиқот меомӯзад, ки оё байни миқдори ҳавогузаронии либос ва изолятсияи табиии гармии бадани инсон тавозуни математикӣ барқарор кардан мумкин аст. Модели пешниҳодшудаи биофизикӣ интиқоли гармиро аз бофтаи чарб, конвексия ва радиатсия дар сатҳи пӯст ва интиқоли гармӣ тавассути либос ҳамчун муқовиматҳои гармии пайдарпай муттаҳид мекунад. Ковокии матоъ φ ва ҳиссаи чарби бадан β дар модел ҳамчун ду тағйирёбандаи тарҳ баррасӣ шудаанд, ки бояд хароҷоти умумии ҳаракат ва талафи гармиро кам кунанд.

Тибқи тамоюли умумии модел, дар фаъолиятҳои паст гузаронандагии миёнаи ҳаво ва изолятсияи бештари либос; дар фаъолияти шадиди ҷисмонӣ бошад ковокии баланд ва изолятсияи паст, ки бухоршавии арақро осон мекунад, тавсия мешавад. Дар ҷадвали ҳисобшуда барои 31 фаъолият ковокии оптималӣ аз 0,08 дар ҳолати хоб то 0,91 дар дави 15 km/соат баланд мешавад, дар ҳоле ки изолятсияи тавсияшудаи либос аз 1,25 clo ба 0,02–0,04 clo коҳиш меёбад.

Барои сенарияи асосии сард ва фаъолияти паст таҳқиқот тақрибан β_opt=0,11 ва φ_opt=0,35 гузориш медиҳад. Аммо дар ҷадвали фаъолияти ҳамин таҳқиқот барои фаъолияти беҳаракатии 126 W ҳиссаи оптималии чарб бо либос 0,16 ва ковокии оптималӣ 0,22 дода шудааст. Аз ин рӯ маҷмӯи ягона ва муттасили қиматҳои оптималӣ вуҷуд надорад.

Масъалаи муҳимтар ба симулятсияҳои 30-дақиқаинаи машқ вобаста аст. Ҷадвали 2 мегӯяд, ки ҳарорати ядро бо зиёд шудани фаъолият аз 36,9 °C ба 39,0 °C мерасад. Аммо вақте коди Python-и замимаи таҳқиқот мустақиман иҷро мешавад, ҳарорати ядро тақрибан 37,33–44,90 °C ва ҳарорати пӯст 30,52–19,50 °C ба даст меояд. Ин натиҷаҳо бо Ҷадвали 2 мувофиқ нестанд ва дар фаъолиятҳои баланд қиматҳои аз ҷиҳати физиологӣ ғайривоқеӣ медиҳанд.

Аз ин рӯ таҳқиқот барои тарҳи матоъҳои ковок ё фаъоле, ки бо суръати метаболизм тағйир меёбанд, як чаҳорчӯби назариявии ҷолиб пешниҳод мекунад; аммо тавсияҳои рақамии гузоришшуда дорухатҳои либосии таҷрибавӣ тасдиқшуда нестанд. “Ҳиссаи оптималии чарб” дар модел низ маънои фоизи идеалии чарби бадан аз нигоҳи саломатиро надорад; он танҳо тағйирёбандаи абстрактии оптимизатсия байни бори ҳаракат ва талафи гармӣ мебошад.

Саволи асосии таҳқиқот чист?

Бадани инсон ҳангоми ҳаракат энергияи метаболикӣ истеҳсол карда, як қисми онро ба кори механикӣ табдил медиҳад ва боқимондаро ҳамчун гармӣ ба муҳит медиҳад. Дар муҳити сард талафи аз ҳад зиёди гармӣ бори физиологӣ эҷод мекунад, дар ҳоле ки қабати ғафси чарб ё либоси вазнин низ хароҷоти ҳаракатро зиёд карда метавонад.

Таҳқиқот ба ин ду ҳолат тағйирёбандаи сеюмро илова мекунад: ковокии матоъ. Матои хеле зич ва ҳавоногузар метавонад талафи гармии хушкро кам кунад, вале аз нигоҳи истеҳсол, вазн ва роҳат гарон бошад. Матои хеле кушода бошад сабук ва нафаскаш аст, аммо дар сардӣ изолятсияи кофӣ дода наметавонад.

Саволи асосии таҳқиқотро метавон чунин баён кард:

Барои ҳарорати муайяни муҳит ва суръати метаболизм оё байни изолятсияи табиии бадан ва ҳавогузаронии либос тавозуне ёфтан мумкин аст, ки талафи умумиро аз ҷиҳати математикӣ ҳадди ақал кунад?

Ин чӣ гуна навъи таҳқиқот аст?

Ин таҳқиқоти таҷрибавии нассоҷӣ нест, ки бо иштирокчиёни инсон, ченкунии манекени гармӣ ё сенсорҳои пӯшидашаванда гузаронида шуда бошад. Он ба се ҷузъ такя мекунад:

• Модели ҳаракат–талафи гармӣ, ки аз назарияи конструктивӣ бароварда шудааст.
• Шабакаи муқовиматҳои гармии пайдарпай барои чарб, қабати сарҳадии пӯст ва либос.
• Симулятсияи дугиреҳии Python, ки ҳарорати ядро ва пӯстро ҳангоми машқ ҳисоб мекунад.

Дар шарҳи Расми 4 гуфта мешавад, ки манекени гармии бисёрминтақавӣ ченкунии назоратшаванда ва тасдиқи эмпирикӣ додааст. Бо вуҷуди ин, дар бахши усул ягон озмоиши воқеии манекени гармӣ, модели дастгоҳ, шароити лаборатория, шумораи такрорҳо ё натиҷаи ченкунӣ вуҷуд надорад. Аз ин рӯ тасвир бояд на ҳамчун далели таҷҳизоти воқеии озмоишӣ, балки танҳо ҳамчун нақшаи консептуалӣ арзёбӣ шавад.

Равиши конструктивӣ бофтаи чарбро чӣ гуна баррасӣ мекунад?

Модел массаи умумии баданро бо M нишон дода, онро ба ду қисм ҷудо мекунад:

• Массаи фаъол:(1−β)M, ки ҳаракат тавлид мекунад.
• Массаи ғайрифаъол:βM, ки таъминкунандаи изолятсияи гармӣ фарз шудааст.

Қувваи метаболикӣ бо дараҷаи се-чоряки массаи бадан миқёс мешавад:

\[ Q=Q_0M^{3/4} \]

Дар ин ҷо Q қувваи метаболикӣ ва Q₀ доимии миқёс аст. Самаранокии механикӣ бо массаи фаъол алоқаманд шудааст:

\[ \eta=C[(1-\beta)M]^\alpha \]

C доимии мутаносибӣ ва α нишондиҳандаи миқёс аст, ки дар таҳқиқот тақрибан 1/4 гирифта шудааст.

Кори анҷомшуда ҳангоми ҳаракат:

\[ W=\mu MgX \]

таъриф шудааст. μ муқовимати муҳит ба ҳаракат, g шитоби ҷозиба ва X масофаи ҳаракатро нишон медиҳад. Таҳқиқот мегӯяд, ки барои ҳаво, хушкӣ ва об сатҳҳои гуногуни муқовимат мавҷуданд.

Вақте талафи гармӣ вуҷуд надорад, диапазони бемиқёси ҳаракат:

\[ \widetilde{X}_\beta=(1-\beta)^\alpha \]

ва вақте ихроҷи гармӣ ҳам ба ҳисоб гирифта мешавад:

\[ \widetilde{X}_{\lambda,\beta}=(1-\lambda)(1-\beta)^\alpha \]

ифода мешавад. λ ҳиссаи қувваи метаболикӣ аст, ки ба муҳит ихроҷ мешавад:

\[ \lambda=\frac{Q_{\text{loss}}}{Q} \]

Ҳиссаи оптималии чарб дар модели бе либос

Бо истифода аз наздикшавии нисбати хурд, коҳиши бемиқёси диапазони ҳаракат:

\[ \Delta\widetilde{X}\approx\alpha\beta+\lambda \]

аст. Ихроҷи гармӣ чунин модел шудааст:

\[ \lambda=\frac{1}{q\beta} \]

ва оптимуми тахминӣ:

\[ \beta_{\text{opt}}\approx(\alpha q)^{-1/2} \]

ёфт шудааст. Таҳқиқот инчунин ҳалли дақиқро бе истифодаи наздикшавӣ медиҳад:

\[ \beta^*=\frac{\alpha-1+\sqrt{(\alpha-1)^2+4\alpha q}}{2\alpha q} \]

Дар Расми 2 нишон дода мешавад, ки талафи ҳаракат дар қиматҳои гуногуни q нисбат ба ҳиссаи чарб ба шакли U тағйир меёбад. Чарби хеле кам бо талафи зиёди гармӣ; чарби хеле зиёд бошад бо афзоиши массаи ғайрифаъоли бардошташаванда алоқаманд аст.

Дар Расми 3 ҳалли тахминӣ ва дақиқ барои қиматҳои гуногуни α муқоиса шудаанд. Дар қиматҳои хурди q фарқи калон вуҷуд дорад, вале бо зиёд шудани q каҷҳо ба ҳам наздик мешаванд. Баъзе хатҳо аз ҳади физикии β≤1 боло мебароянд; ин минтақаҳо идомаи математикии каҷанд ва набояд ҳамчун таркиби воқеии бадан тафсир шаванд.

Чарб, пӯст ва либос чӣ гуна ба муқовиматҳои гармии пайдарпай табдил дода шудаанд?

Бадан ҳамчун низоми сферикӣ модел шудааст, ки аз ядрои дохилӣ ба муҳити беруна тавассути се муқовимати гармӣ гармӣ аз даст медиҳад:

1. Интиқол аз қабати чарб.
2. Конвексия ва радиатсия байни пӯст ва ҳавои атроф.
3. Интиқоли гармӣ аз қабати либос.

Муқовимати интиқоли бофтаи чарб

Барои қабати сферикӣ муқовимати дақиқ:

\[ R_{\text{fat}}=\frac{r_o-r_i}{4\pi k r_ir_o} \]

дода шудааст. r_i радиуси дохилӣ, r_o радиуси берунӣ ва k гузаронандагии гармиро нишон медиҳад.

Вақте ғафсии қабати чарб βL қабул мешавад, таҳқиқот ифодаи зеринро истифода мебарад:

\[ R_{\text{fat}}=\frac{\beta}{4\pi k_{\text{fat}}L(1-\beta)} \]

Гузаронандагии гармии бофтаи чарб ҳамчун доимии 0,2 W/mK гирифта шудааст.

Қабати сарҳадии пӯст

Муқовимати конвексия ва радиатсия:

\[ R_{\text{conv}}=\frac{1}{hA_s} \]

\[ A_s=4\pi L^2 \]

таъриф шудааст. h коэффисиенти муттаҳидаи конвексия–радиатсия буда, дар ҳисобҳои асосӣ тақрибан 10 W/m²K гирифта шудааст.

Расми 5 талафи ҳаракатро дар шароити h=5, 10 ва 25 W/m²K муқоиса мекунад. Шамол ё конвексияи қавитар дар ҳиссаҳои пасти чарб ҷаримаи талафи гармиро зиёд карда, минимумро ба қиматҳои баландтари β мекӯчонад.

Муқовимати либос ва воҳиди clo

Изолятсияи либос:

\[ R_{\text{clo}}=\frac{0.155I_{\text{clo}}}{A_s} \]

модел шудааст. I_clo изолятсияи либос бо clo мебошад. Дар таҳқиқот:

\[ 1\ \text{clo}=0.155\ \text{m}^2\text{K/W} \]

табдил истифода мешавад.

Ковокии матоъ чӣ гуна таъриф шудааст?

Ковокии матоъ φ ҳамчун тағйирёбандаи бемиқёс байни сифр ва як муайян шудааст:

• φ=0: Матои комилан пӯшида ва шамолногузар.
• φ=1: Ҳади беохири ковокӣ, ки изолятсияи либос таъсир надорад.

Фарз шудааст, ки ковокӣ изолятсияи либосро хаттӣ кам мекунад:

\[ I_{\text{eff}}(\phi)=I_{\text{clo}}(1-\kappa\phi) \]

κ коэффисиенти ҳассосияти ковокӣ аст. Муқовимати самараноки либос:

\[ R_{\text{clo}}^{\text{eff}}(\phi)=\frac{0.155I_{\text{clo}}}{A_s}(1-\kappa\phi) \]

мешавад.

Ин муносибат фарзияи содашудаест, ки гузаронандагии матоъро танҳо бо як параметри хаттӣ ифода мекунад. Дар матоъҳои воқеӣ сохтори ришта, геометрияи кушодагӣ, ғафсӣ, фосилаи ҳаво, намӣ, шамол, насосшавии аз ҳаракат ба вуҷудомада ва муқовимати буғ метавонанд мустақилона тағйир ёбанд.

Муқовимати умумии гармӣ

Ҷамъи се ҷузъ:

\[ R(\beta,\phi)= \frac{\beta}{4\pi k_{\text{fat}}L(1-\beta)} +\frac{0.155I_{\text{clo}}}{4\pi L^2}(1-\kappa\phi) +\frac{1}{4\pi hL^2} \]

дода шудааст. Ихроҷи гармӣ:

\[ \lambda= \frac{T_{\text{core}}-T_{\text{amb}}} {Q_{\text{met}}R(\beta,\phi)} \]

ҳисоб мешавад.

Масъалаи асосии математикӣ дар функсияи ҳадаф

Таҳқиқот хароҷоти умумиро бо бори кашонидани чарб, ихроҷи гармӣ ва хароҷоти технологии матои ковокии паст алоқаманд мекунад:

\[ \Psi(\beta,\phi)=\alpha\beta+\lambda(\beta,\phi)+\eta\phi^2 \]

Матн мегӯяд, ки ҳади ηφ² матои зич, вазнин ва ковокии пастро ҷазо медиҳад. Аммо аз ҷиҳати математикӣ ин ҳад:

• Вақте φ=0, сифр аст.
• Бо зиёд шудани φ калон мешавад.
• Аз ин рӯ на ковокии паст, балки ковокии баландро ҷазо медиҳад.

Барои ифода кардани хароҷоти ковокии паст, масалан η(1−φ)², η/φ² ё функсияи дигари коҳишёбандаи аз физика баровардашуда лозим мешуд. Дар таҳқиқот ибораи “хароҷоти квадратӣ бо баръакси ковокӣ” истифода шудааст, аммо муодилаи татбиқшуда ба ин мувофиқ нест.

Ба ҳамин монанд, дар Муодилаҳои 21 ва 25 ҳади мусбате, ки диапазони ҳаракатро ифода мекунад, бо ишораи мусбат ба функсияи ҳамчун “хароҷот” муайяншуда илова мешавад. Агар функсия воқеан минимизатсия шавад, ин ишора метавонад ба ҷойи зиёд кардани диапазони ҳаракат, кам кардани онро ҳавасманд кунад. Азбаски коди оптимизатсия дода нашудааст, тасдиқ кардан мумкин нест, ки ҷадвалҳо бо кадом функсияи ҳадаф ва тартиби ишораҳо истеҳсол шудаанд.

Низоми оптималии вобаста

Таҳқиқот бо баробар кардани ҳосилаҳои қисмӣ нисбат ба β ва φ ба сифр се муодилаи вобаста мегирад:

\[ R = \frac{\beta}{4\pi k_{\text{fat}}L(1-\beta)} +\frac{0.155I_{\text{clo}}}{4\pi L^2}(1-\kappa\phi) +\frac{1}{4\pi hL^2} \]

\[ \alpha(1-\beta) \left(Q_{\text{met}}-\frac{\Delta T}{R}\right) =\frac{\Delta T}{4\pi k_{\text{fat}}LR^2} \]

\[ \phi= \frac{CM^{\alpha-1}(1-\beta)^\alpha\Delta T(0.155I_{\text{clo}}\kappa)} {2\eta_p\mu g(4\pi L^2)R^2} \]

Ҳудудҳои физикӣ:

\[ 0\leq\beta\leq1,\qquad 0\leq\phi\leq1 \]

гуфта шудаанд. Таҳқиқот мегӯяд, ки система бояд бо усули ададии монанди Newton–Raphson ҳал шавад. Аммо қиматҳои ибтидоӣ, таҳаммул, меъёри наздикшавӣ, қиматҳои ададии параметрҳо ва коди оптимизатсия дода нашудаанд.

Дар сенарияи асосии ором кадом оптимум гузориш шудааст?

Таҳқиқот барои сенарияе, ки ҳарорати муҳит 283 K ё 10 °C, изолятсияи либос 1,0 clo ва коэффисиенти хароҷот 0,1 аст:

\[ (\beta_{\text{opt}},\phi_{\text{opt}})\approx(0.11,0.35) \]

гузориш медиҳад. Пешниҳод мешавад, ки атрофи ин нуқта водии дарози хароҷоти паст вуҷуд дорад ва таркибҳои зиёди чарб–ковокӣ метавонанд хароҷоти ба ҳам наздик диҳанд.

Миёни Расми 7 ва шарҳи он бошад масъалаҳо мавҷуданд:

• Дар шарҳ расм “графики контурӣ” номида шудааст, вале визуал графики сеченакаи сатҳист.
• Дар шарҳ гуфта мешавад, ки минимум бо ситораи сафед нишон дода шудааст, аммо дар тасвир нуқтаи сурх аст.
• Ҷойи намоёни нуқта дар меҳварҳо бо координатаҳои гузоришшудаи (0,11; 0,35) равшан мувофиқат намекунад.
• Миқёси ранги сатҳ қиматҳои манфии хароҷот дорад; маънои физикии “талафи ҳаракат”-и умумии манфӣ шарҳ дода нашудааст.

Мисоли содашудаи талаботи либос

Таҳқиқот барои муҳити 10 °C, ҳарорати ҳадафии пӯсти 33 °C, суръати метаболизми 100 W/m², тақрибан 10 W/m² талафи бухоршавӣ ва 8 W/m² талафи нафас муқовимати лозими либосро ҳисоб мекунад:

\[ R_{\text{cl}}^*= \frac{T_{\text{sk}}-T_a} {M(1-\eta)-E_{\text{sk}}-Q_{\text{res}}} -R_a \]

Бо рақамҳои дода:

\[ R_{\text{cl}}^*\approx0.15\ \text{m}^2\text{K/W} \]

ва:

\[ I_{\text{cl}}\approx\frac{0.15}{0.155}\approx0.97\ \text{clo} \]

ба даст меояд. Таҳқиқот инро ба сатҳи либоси наздик ба курта бо жакети сабук тафсир мекунад.

Бо зиёд шудани фаъолият ковокии тавсияшуда чӣ гуна тағйир меёбад?

Ҷадвали 1 барои 31 фаъолият дар диапазони 83–990 W натиҷаҳои моделро медиҳад. Тамоюли умумӣ чунин аст:

• Тағйирёбандаи оптималии чарб бо либос аз 0,23 ба 0,03 кам мешавад.
• Қимати муқоисавии бе либос аз 0,257 ба 0,080 паст мешавад.
• Ковокии оптималии матоъ аз 0,08 ба 0,91 баланд мешавад.
• Изолятсияи тавсияшуда аз 1,25 clo ба 0,02–0,04 clo коҳиш меёбад.

Ин ҷадвал тавсияи клиникӣ ё шахсӣ барои таркиби бадан нест. Тағйирёбандаи β ҳиссаи массаи ғайрифаъол дар модели абстрактии сферикии бадан аст; он синну сол, ҷинс, тақсимоти чарб, массаи мушак, ҳолати саломатӣ ва фарқиятҳои инфиродии терморегулятсияро дар бар намегирад.

Оё Расми 8 воқеан харитаи режими фишори гармӣ аст?

Дар шарҳи Расми 8 минтақаи сояафкани “фишори гармии ҷуброннашаванда” ва ҳади E_req=E_max зикр мешаванд. Аммо дар визуали нишон додашуда:

• Ду каҷи ҳиссаи чарб ва як каҷи ковокӣ нисбат ба қувваи метаболикӣ мавҷуданд.
• Минтақаи сояафкани хавф вуҷуд надорад.
• Ҳади E_req=E_max кашида нашудааст.
• Минтақаҳои ҷуброншаванда ва ҷуброннашавандаи фишори гармӣ ҷудо карда нашудаанд.

Аз ин рӯ расм харитаи режими дар шарҳ тавсифшударо ба таври визуалӣ нишон намедиҳад.

Чаро модел дар шароити машқ тағйир меёбад?

Дар фаъолияти паст талафи гармии хушк ва изолятсия муҳиманд, вале дар машқи шадид бухоршавии арақ ба механизми асосии хунуккунӣ табдил меёбад. Аз ин рӯ таҳқиқот равиши статсионарии якгиреҳиро ба ду бахши гармӣ — ядро ва пӯст — васеъ мекунад.

Тавозуни энергияи ядро:

\[ C_{\text{cr}}\frac{dT_{\text{cr}}}{dt} =M(1-\eta)-Q_{\text{res}}-K(T_{\text{cr}}-T_{\text{sk}}) \]

Тавозуни энергияи пӯст:

\[ C_{\text{sk}}\frac{dT_{\text{sk}}}{dt} =K(T_{\text{cr}}-T_{\text{sk}}) -Q_{\text{dry}}-E_{\text{sk}} \]

мебошад. C_cr ва C_sk иқтидорҳои гармӣ, K гузаронандагии перфузияи хун байни ядро ва пӯст, Q_res талафи нафас, Q_dry талафи гармии хушк ва E_sk гармии тавассути бухоршавии арақ гумшударо нишон медиҳанд.

Таъсири ҳаракат ба шамол ва либос

Дар матн суръати самараноки ҳаво:

\[ v_{\text{eff}}=v_{\text{wind}}+k\,v_{\text{run}} \]

дода шудааст ва барои дав истифодаи k≈0,7 тавсия мешавад. Гуфта мешавад, ки ҳаракат метавонад қабати ҳавои ороми дохили либосро насос карда, изолятсияро кам кунад.

Аммо коди Python-и Замимаи A ин муносибатро истифода намекунад. Барои ҳамаи фаъолиятҳо коэффисиенти конвексия ҳамчун h_c=3,2 W/m²K собит истифода мешавад; суръати дав, суръати шамол ё таъсири насоскунии либос ба ҳисоб намедарояд.

Модели бухоршавӣ

Бухоршавӣ аз пӯст:

\[ E_{\text{sk}}= \frac{w\,i_m\,LR\,(p_{\text{sk,sat}}-p_a)} {R_{e,\text{cl}}+R_{e,a}} \]

таъриф шудааст. Дар ин ҷо:

• w тарии пӯст аст.
• i_m шохиси гузаронандагии намӣ аст.
• LR таносуби Lewis аст.
• p_sk,sat−p_a фарқи фишори буғ байни пӯст ва ҳаво аст.
• R_e,cl ва R_e,a муқовиматҳои бухоршавии либос ва қабати ҳаво мебошанд.

Гарчанде таҳқиқот i_m-ро барои матоъҳои оддӣ тақрибан 0,25 ва барои матоъҳои техникии интиқолдиҳандаи намӣ 0,6–0,7 шарҳ медиҳад, дар ҳамаи симулятсияҳои Python қимати собити 0,35 истифода шудааст.

Дар шарҳҳои дохилии коди замима номуайяниҳо дар бораи воҳидҳои муқовимати бухоршавӣ ва формулаи дуруст мавҷуданд. Ёддоштҳои “барои содагӣ ҳамон махраҷро истифода мекунем” ва “биёед воҳидҳоро санҷем” нишон медиҳанд, ки муодилаи татбиқшуда формулаи ниҳоии физиологии тасдиқшуда нест.

Шароити симулятсияи машқ

• Массаи истинодии бадан: 70 kg.
• Гармии хоси бадан: 3.500 J/kgK.
• Иқтидори гармии ядро: 80 фоизи умумӣ.
• Иқтидори гармии пӯст: 20 фоизи умумӣ.
• Масоҳати сатҳи бадан: 1,8 m².
• Ҳарорати муҳит: 10 °C.
• Намии нисбӣ: 50 фоиз.
• Ҳарорати ибтидоии ядро: 37 °C.
• Ҳарорати ибтидоии пӯст: 34 °C.
• Давомнокии симулятсия: 30 дақиқа.
• Шохиси гузаронандагии намӣ: 0,35.
• Ҳалкунандаи ададӣ: SciPy solve_ivp, RK45.

Ҷадвали 2 чӣ мегӯяд?

Ҷадвали 2 нишон медиҳад, ки бо баланд шудани сатҳи фаъолият ҳарорати ядро аз 36,9 °C ба 39,0 °C ва ҳарорати пӯст аз 33,2 °C ба 37,2 °C мерасад.

Коди Замимаи A чӣ медиҳад?

Вақте коди Python-и Замимаи A бо доимиҳо, фаъолиятҳо, изолятсияи либос ва тарии пӯсти дар таҳқиқот номбаршуда дубора иҷро мешавад, натиҷаҳои тахминии зеринро медиҳад:

Ин қиматҳои аз нав ҳисобшуда бо каҷҳои Расми 10 мувофиқанд. Дар Расми 10 ҳарорати ниҳоии ядро тақрибан то 45 °C боло меравад, дар ҳоле ки ҳарорати пӯст тақрибан то 19–20 °C паст мешавад. Бо вуҷуди ин, шарҳи расм мегӯяд, ки ҳарорати пӯст “нисбатан собит мемонад ё андаке коҳиш меёбад”. Коҳиши тақрибан 11–15 °C тағйири сабук нест.

Ҳади 39 °C дар кадом фаъолият гузашта мешавад?

Дар иҷрои дубораи коди замима ҳарорати ядро бори аввал дар фаъолиятҳои монанди ҷамъ кардани барг ва дарзмолкунӣ дар сатҳи тақрибан 306 W, дар ҳудуди 28 дақиқа, аз 39 °C мегузарад. Дар фаъолиятҳои баландтар ҳад барвақттар гузашта мешавад.

Масалан:

• 315 W болғаи пневматикӣ: тақрибан 27,2 дақиқа.
• 360 W, роҳгардии 5 km/соат: тақрибан 23,6 дақиқа.
• 418 W волейбол: тақрибан 19,8 дақиқа.
• 624 W рақси аэробикӣ: тақрибан 12,8 дақиқа.
• 990 W, дави 15 km/соат: тақрибан 7,5 дақиқа.

Дар шарҳи Расми 10 гуфта мешавад, ки ҳади муҳим баъд аз тақрибан 600–700 W гузашта мешавад. Код ва график бошад нишон медиҳанд, ки ҳад аз тақрибан 300 W оғоз ба гузаштан мекунад.

Чаро код ҳарорати ғайрифизикии пӯст медиҳад?

Гузаронандагии перфузияи хун дар код бо муносибати хаттии зерин ҳисоб мешавад:

\[ K_{\text{alan}}=5+0.5(T_{\text{sk}}-307) \]

Дар ин ҷо ҳарорат бо kelvin аст. Вақте ҳарорати пӯст аз 297 K ё тақрибан 23,85 °C паст мешавад, ин ифода қимати манфӣ медиҳад. Гузаронандагии манфии перфузияи хун аз ҷиҳати физикӣ маъно надорад; он метавонад байни ядро ва пӯст интиқоли сунъии энергия бо ишораи баръакс ба вуҷуд орад.

Дар сенарияҳои фаъолияти баланди код ҳарорати пӯст то 19–22 °C паст мешавад ва ба ҳамин минтақаи гузаронандагии манфӣ медарояд. Дар модел ҳади поёнии K≥0 татбиқ нашудааст.

Маҳдудиятҳои дигари код

• Самаранокии механикӣ барои ҳамаи фаъолиятҳо сифр гирифта шудааст; дар шарҳи худи код навишта шудааст, ки барои машқ метавонад 0,1–0,2 бошад.
• Суръати самараноки ҳаво ва таъсири насоскунии либос, ки дар матн шарҳ дода шудаанд, кодгузорӣ нашудаанд.
• Коэффисиенти конвексия барои ҳамаи фаъолиятҳо собит аст.
• Шохиси гузаронандагии намӣ барои ҳамаи либосҳо 0,35 аст.
• Тарии пӯст танҳо бо функсияи дағали чормарҳилавӣ ҳамчун 0,06, 0,30, 0,60 ё 0,85 дода мешавад.
• Формулаи муқовимати бухоршавӣ дар код ҳамчун “содасозӣ” тавсиф шудааст.
• Қувваи метаболикӣ дар баъзе бахшҳо W ва дар баъзе бахшҳо W/m² истифода шудааст.
• Натиҷаҳои модел бо озмоишҳои инсон ё маълумоти манекени гармӣ муқоиса нашудаанд.

Ҷиҳатҳои қавии таҳқиқот кадоманд?

• Кӯшиш мекунад изолятсияи бадан ва гузаронандагии либосро дар як чаҳорчӯби математикӣ муттаҳид кунад.
• Бофтаи чарб, қабати сарҳадии пӯст ва либосро ҳамчун муқовиматҳои гармии ҷудогона нишон медиҳад.
• Таъкид мекунад, ки талафи гармии хушк дар фаъолияти паст ва хунуккунии бухоршавӣ дар фаъолияти баланд талаботи гуногуни тарҳиро ба вуҷуд меоранд.
• Барои 31 фаъолияти рӯзмарра, касбӣ ва варзишӣ ҷадвали рақамии тарҳ пешниҳод мекунад.
• Коди муодилаҳои дифференсиалии ядро–пӯстро дар замима дода, санҷиши натиҷаҳоро имконпазир мекунад.
• Идеяи тарҳии қобили таҳқиқ барои матоъҳои динамикии ковок ва фаъол, ки мувофиқи суръати метаболизм танзим мешаванд, пешниҳод мекунад.

Маҳдудиятҳои асосии таҳқиқот кадоманд?

• Preprint аст ва peer review ҳанӯз анҷом наёфтааст.
• Дар инсон, манекени гармӣ ё намунаи матоъ таҷриба анҷом нашудааст.
• Усули таҷрибавие, ки шарҳи расмро дар бораи тасдиқи эмпирикӣ бо манекени гармӣ дастгирӣ кунад, вуҷуд надорад.
• Ҳади ηφ², ки гуфта мешавад ковокии пастро ҷазо медиҳад, аз ҷиҳати математикӣ ковокии баландро ҷазо медиҳад.
• Тафсири ишораҳои диапазони ҳаракат ва хароҷот дар функсияи ҳадаф равшан нест.
• Коди манбаъ барои оптимизатсияи статсионарӣ дода нашудааст.
• Нишони оптимум ва навъи график дар Расми 7 бо шарҳ мувофиқ нестанд.
• Минтақаи сояафкани фишори гармӣ ва ҳади муҳим, ки барои Расми 8 шарҳ дода шудаанд, дар визуал вуҷуд надоранд.
• Сарлавҳаи Расми 6 меҳварҳоро баръакс тавсиф мекунад; график ихроҷи гармиро нисбат ба ҳиссаи чарб дар ковокиҳои гуногун нишон медиҳад.
• β=0,11 ва φ=0,35, ки барои ҳолати асосӣ дода шудаанд, бо қиматҳои беҳаракат дар ҷадвали фаъолият мувофиқ нестанд.
• Ҷадвали 2 ва коди Python-и замима ҳароратҳои комилан гуногун медиҳанд.
• Шарҳи Расми 10 бо ҳад ва тамоюлҳои ҳароратии график мувофиқ нест.
• Код дар баъзе сенарияҳо ба гузаронандагии манфии перфузияи хун иҷозат медиҳад.
• Суръати ҳавои аз ҳаракат ҳосилшуда, ки дар матн шарҳ дода мешавад, дар код истифода нашудааст.
• Ҳавогузаронии воқеӣ, муқовимати буғ, вазн ё хароҷоти истеҳсоли намудҳои гуногуни матоъ чен нашудаанд.
• Тақсимоти минтақавии чарб, массаи мушак, синну сол, ҷинс ва тағйирпазирии физиологии инфиродӣ ба модел дохил нашудаанд.
• “Ҳиссаи оптималии чарб” бо меъёрҳои тиббии саломатӣ тасдиқ нашудааст.

Таҳқиқот чиро дастгирӣ мекунад?

Таҳқиқот тавассути модели физикӣ фикреро дастгирӣ мекунад, ки як қимати собити изолятсияи либос барои ҳамаи фаъолиятҳо мувофиқ набошад. Дар фаъолияти метаболикии паст изолятсия, дар фаъолияти баланд бошад гузаронандагии намӣ ва хунуккунии бухоршавӣ муҳимтар мешаванд.

Ҳамчунин нишон медиҳад, ки таҳқиқи матоъҳои ковокии танзимшаванда, ки метавонанд мувофиқи сатҳи ҳаракати корбар ва шароити муҳит байни изолятсия ва хунуккунӣ гузариш кунанд, маъно дорад.

Таҳқиқот чиро исбот намекунад?

• Барои шахси муайян ҳиссаи солим ё идеалии чарби баданро муайян намекунад.
• Исбот намекунад, ки ковокии 0,35 барои либосҳои рӯзмарра оптимуми универсалӣ аст.
• Нишон намедиҳад, ки ковокии 0,8–0,9 дар либоси дав дар одамони воқеӣ гипертермияро пешгирӣ мекунад.
• Нишон намедиҳад, ки таркибҳои либоси Ҷадвали 1 бо манекени гармӣ ё озмоиши инсон тасдиқ шудаанд.
• Истеҳсолпазирӣ, устуворӣ, арзиш ё хосиятҳои механикии матоъҳои пешниҳодшударо арзёбӣ намекунад.
• Нишон намедиҳад, ки пешгӯиҳои 30-дақиқаинаи ҳарорат аз ҷиҳати физиологӣ боэътимоданд.
• Исбот намекунад, ки ҳарорати ядро дар фаъолияти баланд дар 39 °C маҳдуд мемонад.
• Нишон намедиҳад, ки модел ба шароити гарм, намнок, шамолӣ ё тағйирёбандаи муҳит умумӣ карда мешавад.

Аз нигоҳи Туркия чӣ гуна арзёбӣ мешавад?

Дар Туркия барои либоси варзишӣ, либоси бехатарии меҳнат, нассоҷии ҳарбӣ, либоси оташнишон, либоси баҳрӣ ва истеҳсоли матоъҳои ҳушманд ковокии вобаста ба фаъолият мавзӯи муҳими таҳқиқот аст. Хусусан талаботи гуногуни минтақаҳои соҳилии гарм ва намнок ва минтақаҳои дохилии сард ва шамолӣ нишон медиҳанд, ки як сохтори матоъ барои ҳар шароит кофӣ набошад.

Равиши таҳқиқот бояд на ҳамчун стандарти мустақими тарҳи маҳсулот, балки ҳамчун воситаи тавлиди фарзия барои озмоишҳое, ки дар Туркия анҷом дода мешаванд, арзёбӣ шавад. Дар барномаи тасдиқи маҳаллӣ:

• Ҳавогузаронӣ ва муқовимати буғи матоъҳои воқеӣ чен карда шаванд,
• Озмоишҳои манекени гармӣ гузаронида шаванд,
• Ҳарорати пӯст ва либос дар фаъолиятҳои гуногун пайгирӣ шавад,
• Шамол, намӣ ва радиатсияи офтоб алоҳида тағйир дода шуда санҷида шаванд,
• Параметрҳои модел бо маълумоти таҷрибавӣ калибр карда шаванд,
• Вақти ҷавоб ва эҳтиёҷи энергияи матоъҳои динамикӣ кушодаву басташавандаи ковокӣ чен карда шавад.

Усул ва бозёфтҳои таҳқиқот

Ҷузъҳои усул

Параметрҳои асосии модел

Санҷиши мутобиқати натиҷаҳои гузоришшуда бо баромади код

Арзёбии таҷрибавӣ ва оморӣ

Азбаски дар таҳқиқот озмоиши инсон ё мавод вуҷуд надорад, андозаи намуна, такрори озмоиш, каҷшавии стандартӣ, фосилаи эътимод ва санҷиши аҳамияти оморӣ вуҷуд надоранд. Натиҷаҳо аз вурудҳои модели детерминистӣ ба даст омадаанд.

Номуайянии параметр, таҳлили ҳассосият ё симулятсияи Monte Carlo низ анҷом нашудааст. Хусусан нишон дода нашудааст, ки ҳангоми тағйири κ, η, перфузияи хун, гузаронандагии намӣ, самаранокии механикӣ ва масоҳати сатҳи бадан оптимумҳо чӣ қадар тағйир меёбанд.

Вазъи такроршавандагӣ

Мубодилаи коди Python-и модели машқ хусусияти муҳими мусбат аст. Аммо ин код Ҷадвали 2-ро тавлид намекунад ва натиҷаҳои дигаре медиҳад, ки ба Расми 10 монандтаранд. Коди оптимизатсияи статсионарӣ ва кодҳое, ки Расмҳои 7, 8 ва Ҷадвали 1-ро истеҳсол мекунанд, вуҷуд надоранд.

Барои такрор кардани таҳқиқот ба таври боэътимод файлҳои зерин бояд мубодила шаванд:

• Коди оптимизатсияи вобастаи β–φ.
• Манбаъҳои ҳамаи параметрҳои ададӣ.
• Скриптҳои ҷудогона барои Ҷадвали 1 ва Ҷадвали 2.
• Файлҳои истеҳсоли Расмҳои 7, 8 ва 10.
• Ҳудудҳои физиологие, ки перфузияи манфиро пешгирӣ мекунанд.
• Табдили муттасили воҳидҳои W ва W/m².
• Натиҷаҳои муқоиса бо маълумоти манекени гармӣ ё инсон.

Ҳади тафсири боэътимоди натиҷаҳо

Паёми умумие, ки аз таҳқиқот боэътимод гирифта мешавад, ин аст: бо баланд шудани фаъолияти ҷисмонӣ либос бояд ба ҷойи изолятсияи хушк ба интиқоли арақ ва буғ бештар афзалият диҳад. Ин натиҷа дар муодилаҳо ва ҷадвали фаъолият ҳамчун тамоюли муттасил дида мешавад.

Аммо қиматҳои мушаххаси β, φ, clo ва ҳарорати ядро бо сабаби масъалаҳои функсияи ҳадаф, зиддиятҳои ҷадвал–код ва набудани тасдиқи таҷрибавӣ набояд ҳамчун стандарти тарҳ истифода шаванд.

Ёддошти манбаъ ва усул

Номи аслии таҳқиқот: Optimal design of textiles based on metabolism rate and fat ratio

Муаллиф: Mohammad Yaghoub Abdollahzadeh Jamalabadi.

Тартиби муаллифон: Таҳқиқоти якмуаллифӣ аст.

Саҳми баробар ё муаллифии аввали баробар: Татбиқ намешавад.

Муаллифи масъул: Mohammad Yaghoub Abdollahzadeh Jamalabadi.

Муассиса: Chabahar Maritime University, Department of Marine Engineering, Chabahar, 9971756499, Sistan and Baluchestan, Эрон.

Почтаи электронӣ: my.abdollahzadeh@cmu.ac.ir

ORCID: Дар таҳқиқот ҳамчун “00000-0002-4423-1025” навишта шудааст. Ин шакл ба формати стандартии ORCID мувофиқ нест ва набояд ҳамчун ҳувияти тасдиқшуда истифода шавад.

DOI:10.2139/ssrn.7196838

Манбаи расмӣ:Саҳифаи расмии таҳқиқоти SSRN

Рақами хулосаи SSRN: 7196838.

Платформа: SSRN.

Санаи боргузорӣ: 30 июли 2026.

Шумораи саҳифаҳо: Бо хулосаи графикӣ ва бозёфтҳои асосӣ 28 саҳифа; мақолаи асосӣ ҳамчун 26 саҳифа рақамгузорӣ шудааст.

Навъи манбаъ: Preprint, ки модели назариявии биофизикии асосёфта ба назарияи конструктивӣ, оптимизатсияи ададӣ ва симулятсияи терморегулятсияи Python-ро дар бар мегирад.

Ҳолати peer review: Peer review анҷом наёфтааст. Сабти SSRN таҳқиқотро дар ҳоли баррасӣ нишон медиҳад.

Журнали peer-reviewed: Зикр нашудааст.

Ношири аслӣ: Нашри қабулшуда ё ношири ниҳоӣ вуҷуд надорад. Ҳуҷҷат танҳо мегӯяд, ки ҳамчун preprint ба Elsevier ирсол шудааст.

Маблағгузорӣ: Таҳқиқот мегӯяд, ки маблағгузории беруна гирифта нашудааст.

Ихтилофи манфиатҳо: Муаллиф изҳор мекунад, ки ихтилофи манфиатҳо вуҷуд надорад.

Кумитаи этика ва розигии огоҳона: Азбаски иштирокчии инсон ё ҳайвон истифода нашудааст, татбиқ намешавад гуфта шудааст.

Дастрасии маълумот: Изҳор шудааст, ки маълумоти нав тавлид ё таҳлил нашудааст. Бо вуҷуди ин, таҳқиқот натиҷаҳои симулятсияи ададии худро тавлид мекунад; дар ин ҷо “маълумоти нав” эҳтимолан ба маънои маълумоти таҷрибавӣ истифода шудааст.

Дастрасии код: Коди Python-и модели дугиреҳии ядро–пӯст дар Замимаи A мавҷуд аст. Коди оптимизатсияи статсионарии ковокӣ–чарб мубодила нашудааст.

Ин мақолаи тоҷикӣ бо омӯзиши матни таҳқиқот, 44 муодила, ду ҷадвали асосии натиҷа, хулосаи графикӣ, нақшаҳои муқовимати гармӣ ва ядро–пӯст, ҳамаи графикҳои иҷро ва коди Python-и Замимаи A омода шудааст. Шарҳҳои илмӣ танҳо ба таҳқиқоти боршуда такя мекунанд. Манбаъҳои беруна танҳо барои тасдиқи библиографии DOI, санаи сабти SSRN, шумораи саҳифаҳо, ҳолати баррасӣ ва ҳувияти платформа истифода шудаанд.

Иҷрои дубораи коди Замимаи A санҷиши мустақими математикии код ва параметрҳои дар таҳқиқот додашуда мебошад. Ҳисобкунии дубора нишон дод, ки Ҷадвали 2 аз ин код тавлид намешавад, дар ҳоле ки Расми 10 ба код наздиктар аст. Аз ин рӯ тавсияҳои либос ва пешгӯиҳои ҳарорат дар мақола набояд то ислоҳи модел ва тасдиқи таҷрибавӣ барои қарорҳои саломатии шахсӣ, бехатарии меҳнат ё тарҳи маҳсулот истифода шаванд.