CN104036061B - 服装仿真方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种服装仿真方法和系统，所述方法包括S1，通过参数定义模块向所述仿真体系输入参数并求解，所述输入参数包括服装材料的物理参数、人体热生理参数、环境气候参数和人体活动行为参数；S2，建立人体‑服装‑环境的仿真体系，包括环境气候边界模型、多节点的人体热生理平衡调节数学模型、和服装与环境热湿传递交换数学模型，并且针对所述服装与环境热湿传递交换数学模型和多节点的人体热生理平衡调节数学模型，分别建立服装环境数字仿真方程和人体热生理平衡调节数字仿真方程；在所述仿真体系中，建立多节点的模块化的计算模型；S3，获得仿真数据，并利用图像输出模块输出表现服装性能的3D图形。
Description
技术领域
本发明涉及服装领域，更具体地说，涉及一种服装热生理功能仿真方法和系统。
背景技术
随着人们对服装舒适性需求的不断提高，技术人员需要对服装的舒适程度进行更加深入的研究和仿真，以设计出更加舒适的个性化的服装。因此，需要一种计算机模拟系统，它应能够对织物的舒适性进行快速直观地仿真和展示。目前在现有技术中尚缺乏这样的服装仿真设计系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述尚未实现服装仿真设计的缺陷，提供一种服装的仿真方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种服装的仿真方法，包括以下步骤：
S1，通过参数定义模块(301)向所述仿真体系(100)输入参数，所述输入参数包括服装材料的物理参数、人体热生理参数、环境气候参数和人体活动行为参数；
S2，建立人体-服装-环境的仿真体系(100)，所述仿真体系包括环境气候边界模型(101)、多节点的人体热生理平衡调节数学模型(102)和服装与环境热湿传递交换数学模型(103)；以及
在所述仿真体系(100)中，建立多节点的模块化的计算模型(106)，所述模块化的计算模型(106)包括边界条件模块(201)、热湿调节模块(202)和服装模拟模块(203)；其中，
针对所述环境气候边界模型(101)和人体热生理平衡调节数学模型(102)，分别建立服装环境数字仿真方程(104)和人体热生理平衡调节数字仿真方程(105)；
所述计算模型(106)根据所输入的参数对所述环境气候边界模型(101)、多节点的人体热生理平衡调节数学模型(102)和服装与环境热湿传递交换数学模型(103)进行更新，并依据所述服装环境数字仿真方程(104)和人体热生理平衡调节数字仿真方程(105)求解出仿真数据。
S3，基于所述更新及所述仿真数据，利用图像输出模块(401)输出3D图形，并显示服装的热湿性能评价。
优选地，在本发明所述的服装仿真方法中，所述多节点的人体热生理平衡调节数学模型包括以下节点模型：头部模型、躯干模型、上肢模型和手模型、下肢模型和脚模型，所述人体热生理平衡调节数学模型中每个节点模型分别包括以下层次：血液、肌肉、脂肪和皮肤。
优选地，在本发明所述的服装仿真方法中，在步骤S1中对所述人体热生理平衡调节数学模型中每个节点模型进行生理描述，所述生理描述包括对穿着者性别、年龄、种族、身高和体重的描述。
优选地，在本发明所述的服装仿真方法中，在步骤S1建立所述服装与环境热湿传递交换数学模型时，分节点进行材料描述和功能性描述，所述材料描述包括对服装的纤维属性和织物属性的描述，所述功能性描述包括对服装的款式、松紧度和覆盖率的描述。
在本发明所述的服装仿真方法中，步骤S1中所述服装环境数字仿真方程包括：
水蒸气平衡方程
其中，ε表示织物的孔隙度；S表示纤维的表面体积比；ρv表示水蒸气的密度；t表示时间；Cf表示纤维织物内的水蒸气浓度；T表示纤维的温度；表示水蒸气蒸发冷凝传质系数，hl→g表示单位体积纤维内部水蒸气的质量，ρvs(T)表示温度T下的饱和水蒸气密度，表示单位体积织物中水蒸气的质量；
液态水平衡方程
其中，ε表示织物的孔隙度；S表示纤维的表面体积比；ρw液态水的密度；T表示纤维的温度；t表示时间；hl→g表示单位体积纤维内部水蒸气的质量；ρvs(T)表示温度T下的饱和水蒸气密度；ρv表示水蒸气的密度；
能量平衡方程
其中，cv表示织物的体积热容；T表示纤维的温度；t表示时间；λ表示水的蒸发热；ε表示织物的孔隙度；Cf表示纤维织物内的水蒸气浓度；hvap表示蒸发传热系数；S表示纤维的表面体积比；hl→g表示单位体积纤维内部水蒸气的质量；ρvs(T)表示温度T下的饱和水蒸气密度；ρv表示水蒸气的密度；W表示水分传递阻；Kmix为织物的有效导热系数；
空气压力平衡方程
其中，ε表示织物的孔隙度；S表示纤维的表面体积比；ρa表示干空气的密度；t表示时间；表示水蒸气蒸发冷凝传质系数；。
在本发明所述的服装仿真方法中，步骤S2中所述人体热生理平衡调节数字仿真方程包括：
各层次方程
n＝1,2,…,24
其中，Cn表示每一节点对流造成的热损失；t表示时间；Bn表示每一节点由于血液流动造成的热量损失；Kn表示每一节点热传导造成的热损失；Rn表示防水材料的热传递电阻；Eres表示潜呼吸的热损失；
血流量方程
其中，Cb表示每一节点的血液热容量；t表示时间；Bn表示每一节点由于血液流动造成的热量损失；
出汗率方程
其中，ms,i表示每一节点表面皮肤的汗积累；t表示时间；mrsw,i表示每一节点的规律性流汗；Psat,i表示每一节点皮肤表面的饱和水蒸气压力；Psk,i表示每一节点皮肤表面的水蒸气压力；Pea,i表示每一节点周围温度的水蒸气压力。
优选地，在本发明所述的服装仿真方法，所述参数包括：所述服装与环境热湿传递交换数学模型中的款式设计数据和样板设计数据，以及所述人体热生理平衡调节数学模型中的各个节点的材料数据，并且所述服装与环境热湿传递交换数学模型中的款式设计数据和样板设计数据均与所述人体热生理平衡调节数学模型中的各个节点相关，根据所述人体热生理平衡调节数学模型中不同节点功能性的要求，单独设计产品。
本发明进一步提供了一种服装仿真系统，它包括：
参数定义模块(301)，用于采集仿真体系(100)所需的参数，所述参数包括环境气候参数、服装参数、人体热生理参数和运动参数，所述环境气候参数包括温度、湿度和风速，所述服装参数包括服装的物理性质和服装的款式，所述人体参数包括性别、年龄、种族、身高和体重，所述运动参数包括运动形式、运动顺序和运动时间；
人体-服装-环境仿真体系(100)，用于对服装的热湿过程进行仿真计算，包括：针对所述环境气候边界模型(101)和人体热生理平衡调节数学模型(102)，分别建立服装环境数字仿真方程(104)和人体热生理平衡调节数字仿真方程(105)；所述计算模型(106)根据所输入的参数对所述环境气候边界模型(101)、多节点的人体热生理平衡调节数学模型(102)和服装与环境热湿传递交换数学模型(103)进行更新，并依据所述服装环境数字仿真方程(104)和人体热生理平衡调节数字仿真方程(105)求解出仿真数据；
及图像输出模块(401)，用于基于所述更新及所述仿真数据，输出3D图形，并显示服装的热湿性能评价；其中，
优选地，所述仿真体系包括环境气候边界模型(101)、人体热生理平衡调节数学模型(102)和服装与环境热湿传递交换数学模型(103)，其中，所述人体热生理平衡调节数学模型(102)包括多个节点，每一节点模型分成血液(21)、肌肉(22)、脂肪(23)、皮肤(24)四个层次，结合所述环境气候边界模型(101)和人体热生理平衡调节数学模型(102)分别建立服装环境数字仿真方程(104)和人体热生理平衡调节数字仿真方程(105)，所述服装环境数字仿真方程(104)包括水蒸气平衡方程、液态水平衡方程、能量平衡方程和压力平衡方程，所述人体热生理平衡调节数字仿真方程(105)包括各层次方程、血流量方程和出汗率方程，根据已建立的服装环境数字仿真方程(104)和人体热生理平衡调节数字仿真方程(105)建立模块化的计算模型并计算出结果，所述模块化的计算模型包括边界条件模块(201)、热湿调节模块(202)和服装模拟模块(203)。
优选地，在本发明所述的服装仿真系统中，所述服装环境数字仿真方程包括：
水蒸气平衡方程
液态水平衡方程
能量平衡方程
及空气压力平衡方程
在本发明所述的服装仿真系统中，步骤S2中所述人体热生理平衡调
节数字仿真方程包括：
各层次方程
n＝1,2,…,24
血流量方程
出汗率方程
实施本发明提供的服装仿真方法和系统，具有以下有益效果：仿真效果精确完整，能够表现出设计中的功能性要求；能够描述多调节下的设计过程；能够提供一种便利的数据仿真平台；可适用性强，参数输入方式灵活多变提供直观的分析工具，使用方便，仿真效果好。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明较佳实施例提供的服装仿真系统的结构图；
图2是本发明较佳实施例提供的服装仿真方法和系统中多节点的人体热生理平衡调节数学模型的整体结构图；
图3是本发明较佳实施例提供的服装仿真方法和系统中多节点的人体热生理平衡调节数学模型各层次的结构图；
图4是本发明较佳实施例提供的服装仿真方法和系统中仿真体系的结构图；
图5是本发明较佳实施例提供的服装仿真方法和系统中仿真体系的运动设定界面图；
图6是本发明较佳实施例提供的服装仿真方法和系统中仿真体系的环境设定界面图；
图7是本发明较佳实施例提供的服装仿真方法和系统中仿真体系的人物设定界面图；
图8是本发明较佳实施例提供的服装仿真方法和系统中仿真体系的服饰设定界面图；
图9是本发明较佳实施例提供的服装仿真方法和系统中仿真体系的纤维设定界面图；
图10是本发明较佳实施例提供的服装仿真方法和系统中仿真体系的织物设计界面图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。本发明的目的在于提供一种基于多节点模型的纺织服装设计仿真软件系统的实现方案。其主要内容是人体-服装和环境的多节点仿真模型，将纺织材料数据，服装设计数据和样板设计数据以及3D人体数据统一在数学模型中进行功能性仿真计算。主要包括如下几个部分：人体-服装-环境仿真体系的建立，仿真软件实现方案以及仿真求解流程。
图1所示为本发明较佳实施例提供的一种服装仿真系统，包括：
参数定义模块301，用于采集仿真体系100所需的参数，所述参数包括环境气候参数、服装参数、人体热生理参数和运动参数，所述环境气候参数包括温度、湿度和风速，所述服装参数包括服装的物理性质和服装的款式，所述人体参数包括性别、年龄、种族、身高和体重，所述运动参数包括运动形式、运动顺序和运动时间；
人体-服装-环境仿真体系100，用于对服装的热湿过程进行仿真计算，包括：针对所述环境气候边界模型101和多节点的人体热生理平衡调节数学模型102，分别建立服装环境数字仿真方程104和人体热生理平衡调节数字仿真方程105；所述计算模型106根据所输入的参数对所述环境气候边界模型101、多节点的人体热生理平衡调节数学模型102和服装与环境热湿传递交换数学模型103进行更新，并依据所述服装环境数字仿真方程104和人体热生理平衡调节数字仿真方程105求解出仿真数据；
及图像输出模块401，用于基于所述更新及所述仿真数据，输出3D图形，并显示服装的热湿性能评价。
以下结合图1至图4说明本发明的服装仿真方法。
请参阅图1，本发服装仿真方法包括以下步骤：
S1，通过参数定义模块301输入参数，所输入的参数包括服装材料的物理参数、人体热生理参数、环境气候参数和人体活动行为参数。通过输入参数实现对服装、人体及环境的定义。具体地，所述服装材料的物理参数包括服装材料的类型及结构，例如纤维膜片；所述人体热生理参数包括性别参数、形体参数等；所述环境气候参数包括温度、湿度、风速等；人体活动行为参数包括设定模特的代谢率等。此外，所输入的参数还包括由后台数据库提供的用于限定服装的款式(例如服装长度、服装松紧程度等)的供用户选择的参数。
S2,建立人体-服装-环境的仿真体系100，所述仿真体系包括环境气候边界模型101、多节点的人体热生理平衡调节数学模型102和服装与环境热湿传递交换数学模型103，并且针对环境气候边界模型101和人体热生理平衡调节数学模型102，分别建立服装环境数字仿真方程104和人体热生理平衡调节数字仿真方程105。人体热生理平衡调节数学模型102在图2和图3中详细说明。而服装环境数字仿真方程104包括水蒸气平衡方程、液态水平衡方程、能量平衡方程和压力平衡方程，人体热生理平衡调节数字仿真方程105包括各层次方程、血流量方程和出汗率方程。根据已建立的仿真模型和仿真方程，建立多节点模块化的计算模型。这些模块化的计算模型包括边界条件模块201、热湿调节模块202和服装模拟模块203。在采集到用户设定的各模块的S1所述参数后，计算模型对服装进行仿真，并给出仿真数据。其中，所述边界条件模块201用于根据所述参数对所述人体热生理平衡调节数学模型和服装与环境热湿传递交换数学模型进行外部形状轮廓的更新：所述热湿调节模块202用于根据所述参数结合所述人体热生理平衡调节数字仿真方程105对所述人体热生理平衡调节数学模型102的内部及细节特征进行限定，包括限定所述人体热生理平衡调节数学模型102的皮肤、脂肪、肌肉、血液等：所述服装模拟模块203用于提供所述所述服装与环境热湿传递交换数学模型103在所述人体热生理平衡调节数学模型上的热湿性能分析。
所述仿真数据通过可视化过程生成3D效果的图形或动画，同时显示服装的热湿性能分析，为设计师提供可靠的参考数据。
请参阅图2，为本发明服装仿真方法和系统中人体热生理平衡调节数学模型102的结构图。如图2所示，人体热生理平衡调节数学模型102包括以下多个节点的模型：头部模型11、躯干模型12、上肢模型13和手模型14、下肢模型15和脚模型16。
请结合参阅图3，为本发明的服装仿真方法和系统中人体热生理平衡调节数学模型各层次的结构图。如图3所示，人体热生理平衡调节数学模型102中各节点的模型包括以下多个层次：血液21、肌肉22、脂肪23和皮肤24。行距不一致请调一致
请参阅图4，为本发明服装仿真方法和系统中仿真体系的结构图。如图4所示，在进行多节点的仿真设计中，人体-服装-环境三个部分构成了调节和适应的一个有机整体，因此，建立人体-服装-环境的计算仿真体系，即数学模型，本发明的是关键环节。在这个仿真体系中，将数学模型，计算求解，仿真计算，工程设计以及数据控制统一在一起，建立了人体-服装-环境的总体构架。
在人体热生理平衡调节数学模型102中分节点进行生理描述，在服装与环境热湿传递交换数学模型103中分节点进行材料描述和功能性描述。由于在人体建模中各个结点采用了四个层次进行生理描述，而对应于服装材料，也考虑到各个部位的遮盖情况，这样的仿真计算方法更能真实的表现人体的热湿仿真性能。
服装环境数字仿真方程104包括：水蒸气平衡方程、液态水平衡方程、能量平衡方程和压力平衡方程。人体热生理平衡调节数字仿真方程包括：各层次方程、血流量方程和出汗率方程。上述各方程如下所示：
水蒸气平衡方程
该方程表示水蒸气在织物中的传递过程，其中，表示水蒸气蒸发冷凝传质系数，hl→g表示单位体积纤维内部水蒸气的质量，ρvs表示当前温度下的饱和水蒸气密度，表示单位体积织物中水蒸气的质量。
液态水平衡方程
该方程用于表征液态水在织物中的传递过程。
能量平衡方程
此方程用于表示热量在织物中的传递过程。
空气压力平衡方程
此方程用于表示空气在织物中的传递过程，其中ρa表示干空气的密度。
所述人体热生理平衡调节数字仿真方程包括：
各层次方程
n＝1,2,…,24
血流量方程
出汗率方程
以上公式中的参数说明见表1。
表1
通过以上仿真方程构成的数学模型，将人体-服装-环境构成的调节系统中热湿属性进行分部位的描述，从而实现多节点的计算机仿真。
上述内容为构建各模型和仿真方程的技术细节。概括而言，本发明的仿真方法包括：S1，通过参数定义模块301向所述仿真体系100输入参数并求解，所述输入参数包括服装材料的物理参数、人体热生理参数、环境气候参数和人体活动行为参数；
S2，建立人体-服装-环境的仿真体系100，包括环境气候边界模型101、多节点的人体热生理平衡调节数学模型102和服装与环境热湿传递交换数学模型103，并且针对所述环境气候边界模型101和人体热生理平衡调节数学模型102，分别建立服装环境数字仿真方程104和人体热生理平衡调节数字仿真方程105；在所述仿真体系100中，建立多节点的模块化的计算模型，所述模块化的计算模型包括边界条件模块201、热湿调节模块202和服装模拟模块203；
S3，获得仿真数据，并利用图像输出模块401输出表现服装性能的3D图形，以评价服装的热湿性能。
所输入的参数包括：所述服装与环境热湿传递交换数学模型103中的款式设计数据和样板设计数据，以及所述人体热生理平衡调节数学模型中的各个节点的材料数据，并且所述服装与环境热湿传递交换数学模型103中的款式设计数据和样板设计数据均与所述人体热生理平衡调节数学模型中的各个节点相关，根据所述人体热生理平衡调节数学模型102中不同节点功能性的要求，单独设计产品。利用步骤3获得的所述仿真数据，通过计算机技术完整地表现出3D效果。
所述仿真数据的获取过程大致包括：
将所述服装与环境热湿传递交换数学模型逐层逐步覆盖到所述人体热生理平衡调节数学模型102上；
存储所述覆盖过程中所述服装与环境热湿传递交换数学模型103的湿热变化数据；
将所述湿热变化数据赋值到所述人体热生理平衡调节数学模型；
存储所述覆盖过程中人体热生理平衡调节数学模型102的湿热变化性能；
根据所述服装与环境热湿传递交换数学模型103及所述人体热生理平衡调节数学模型102的湿热变化性能产生湿热性能评价；
更新所述人体热生理平衡调节数学模型102及服装与环境热湿传递交换数学模型103的外形轮廓。
结合图5至图10说明本发明服装仿真方法和系统中仿真体系的优选实施例的参数设置界面。
在图5所示的运动设计界面中，用户可以选择各种运动方式，例如睡着、躺着、坐姿休息、站立休息、坐姿运动、站姿运动、剧烈运动等各种运动方式，当然还可以设置用户自定义的其他运动方式，运动方式的不同体现在新陈代谢率的不同，用户还可以根据不同的仿真情况安排运动顺序和运动时间，因此可以对不同的运动情景进行仿真，能尽可能全面的反应该服装在不同运动情况下的性能。
在图6所示的环境设定界面中，用户根据已经设计的运动顺序设定环境信息，例如室外运动、室内运动等不同运动环境，还可以进一步设置环境的温度、湿度和风速等参数，可能全面的反应服装在不同环境下的性能，有利于设计出特定环境下的性能优良的服装。
在图7所示的人物设定界面中，用户设定运动者本身的参数，例如性别、年龄、种族、身高和体重等，并对不同人种进行了细化，以满足个性化的服装的设计需要，它能够对不同的人群进行仿真，有利于设计出专门针对某一人群的服装，提高了仿真模拟系统的适用范围。
在图8至图10所示的界面中，用户可以通过输入参数对服装的款式、材料进行设定，可以对运动者的不同着装偏好进行仿真。
在图8中展示的服饰设计模块主要用于与用于进行交互并接收用户设定的运动者的服装款式，并且每一款式的服装均要设置服装松紧度，用户在宽松、合身和紧身中选择一需要的仿真类别。服装款式的不同主要体现在服装覆盖人体的比率不同，即服装的覆盖率不同。
在图9所示的纤维设计模块中，用户可以根据需要选择纤维的类型，如棉质纤维，并设置该纤维的属性，纤维的属性包括但不限于例如纤维的液体接触角，蒸汽扩散率、热传导率、半径、密度和放射率。
转到图10，在图9的基础上，进一步接受用户输入的由纤维构成的织物的性质，例如，织物的含棉量，织物的厚度、发射率、空隙率、曲折率气体、毛细角，以及膜结构等参数。图9和图10的纤维及织物的性质设定以全面反映服装的真实情形为目的，本领域的技术人员根据本发明的启示还可以对纤维和织物的其他属性进行定义。
设定上述参数后，仿真系统100开始运行。仿真系统100通过上述方程计算仿真并给出3D图像。
根据上面所述，本发明作为多节点服装计算机仿真系统100的一个实现方案，目的是针对设计人员在设计过程中的思路，建立数学模型进行描述，同时将设计中的理念和数据进行输入，利用计算机技术将设计环节进行仿真实现，使得设计者可以在研制新型的功能性服装时提供分析数据。
本发明通过引入数学模型和计算机技术对纺织学科的问题进行模拟，实现进行功能性纺织材料设计时所考虑的综合数据的管理，为设计人员提供全面和科学的参考数据，具有以下几个方面的特点：
一、由于本发明的目的是为研究人员研制新型的功能性纺织品提供理论分析的数据，因此对纺织材料的数据表示的完整性和全面性要求很高。为达到设计结果的精确性要求，通过建立多节点的数学模型描述，使得仿真更加精确完整，更能表现出设计中的功能性要求。
二、将设计环节中的功能性要求进行参数化描述，即通过输入关于服装款式数据，材料数据，人体数据已经功能性要求的数据进行计算机仿真，可以划分功能需求阶段以及各个阶段的参数，主要有时间，温度，风速以及代谢率。能够描述多调节下的设计过程。
三、将服装款式设计和样板设计数据表示到数学模型中，结合实际的3D人体数据进行穿着表示，可以将设计功能性产品中人体各个部位的不同点表现出来，更能体现出功能性设计中具体细节如每一部位功能不同的设计要求，使得功能性服装设计和产品实际性能进行仿真，为研究人员分析特定功能性纺织产品的设计提供一种便利的数据仿真平台。
四、软件的可适用性强。人体着装的功能性设计与服装的面料选择有直接的相关性，功能性设计中参数的设定和选取也至关重要，因此建立科学的数学描述具有重大的意义。本软件方案在设计和实现的过程中，充分考虑到研究人员的可操作可控制特性，参数输入方式灵活多变，并提供了直观的分析工具，使得使用方便，仿真效果好。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (9)
1.一种服装仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，通过参数定义模块(301)向仿真体系(100)输入参数，所述输入参数包括服装材料的物理参数、人体热生理参数、环境气候参数和人体活动行为参数；
S2，建立人体-服装-环境的热生理平衡-热湿传递仿真体系(100)，所述仿真体系(100)包括环境气候边界模型(101)、多节点的人体热生理平衡调节数学模型(102)和服装与环境热湿传递交换数学模型(103)；以及
在所述仿真体系(100)中，建立多节点的模块化的计算模型(106)，所述模块化的计算模型(106)包括边界条件模块(201)、热湿调节模块(202)和服装模拟模块(203)；其中，
针对所述环境气候边界模型(101)和人体热生理平衡调节数学模型(102)，分别建立服装环境数字仿真方程(104)和人体热生理平衡调节数字仿真方程(105)；
所述计算模型(106)根据所输入的参数对所述环境气候边界模型(101)、多节点的人体热生理平衡调节数学模型(102)和服装与环境热湿传递交换数学模型(103)进行更新，并依据所述服装环境数字仿真方程(104)和人体热生理平衡调节数字仿真方程(105)求解出仿真数据；
S3，基于所述更新及所述仿真数据，利用图像输出模块(401)输出3D图形，并显示服装的热湿性能评价；
步骤S2中所述服装环境数字仿真方程(104)包括：
水蒸气平衡方程
其中，ε表示织物的孔隙度；S表示纤维的表面体积比；ρv表示水蒸气的密度；t表示时间；Cf表示纤维织物内的水蒸气浓度；T表示纤维的温度；表示水蒸气蒸发冷凝传质系数，hl→g表示单位体积纤维内部水蒸气的质量，ρvs(T)表示温度T下的饱和水蒸气密度，表示单位体积织物中水蒸气的质量；
液态水平衡方程
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其中，ε表示织物的孔隙度；S表示纤维的表面体积比；ρw液态水的密度；T表示纤维的温度；t表示时间；hl→g表示单位体积纤维内部水蒸气的质量；ρvs(T)表示温度T下的饱和水蒸气密度；ρv表示水蒸气的密度；
能量平衡方程
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其中，cv表示织物的体积热容；T表示纤维的温度；t表示时间；λ表示水的蒸发热；ε表示织物的孔隙度；Cf表示纤维织物内的水蒸气浓度；hvap表示蒸发传热系数；S表示纤维的表面体积比；hl→g表示单位体积纤维内部水蒸气的质量；ρvs(T)表示温度T下的饱和水蒸气密度；ρv表示水蒸气的密度；W表示水分传递阻；Kmix为织物的有效导热系数；
压力平衡方程
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其中，ε表示织物的孔隙度；S表示纤维的表面体积比；ρa表示干空气的密度；t表示时间；表示水蒸气蒸发冷凝传质系数。
2.根据权利要求1所述的服装仿真方法，其特征在于，所述多节点的人体热生理平衡调节数学模型(102)包括以下节点模型：头部模型(11)、躯干模型(12)、上肢模型(13)和手模型(14)、下肢模型(15)和脚模型(16)，所述人体热生理平衡调节数学模型(102)中每个节点模型分别包括以下层次：血液(21)、肌肉(22)、脂肪(23)和皮肤(24)。
3.根据权利要求2所述的服装仿真方法，其特征在于，在步骤S2中对所述人体热生理平衡调节数学模型(102)中每个节点模型进行生理描述，所述生理描述包括对穿着者性别、年龄、种族、身高和体重的描述。
4.根据权利要求2所述的服装仿真方法，其特征在于，在步骤S2建立所述服装与环境热湿传递交换数学模型(103)时，分节点进行材料描述和功能性描述，所述材料描述包括对服装的纤维属性和织物属性的描述，所述功能性描述包括对服装的款式、松紧度和覆盖率的描述。
5.根据权利要求1-4所述任意一项的服装仿真方法，其特征在于，步骤S2中所述人体热生理平衡调节数字仿真方程(105)包括：
各层次方程
<mfenced open = "" close = "">
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其中，Cn表示每一节点对流造成的热损失；t表示时间；Bn表示每一节点由于血液流动造成的热量损失；Kn表示每一节点热传导造成的热损失；Rn表示防水材料的热传递电阻；Eres表示潜呼吸的热损失；
血流量方程
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其中，Cb表示每一节点的血液热容量；t表示时间；Bn表示每一节点由于血液流动造成的热量损失；
出汗率方程
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其中，ms,i表示每一节点表面皮肤的汗积累；t表示时间；mrsw,i表示每一节点的规律性流汗；Psat,i表示每一节点皮肤表面的饱和水蒸气压力；Psk,i表示每一节点皮肤表面的水蒸气压力；Pea,i表示每一节点周围温度的水蒸气压力；Rea,i表示每一节点皮肤表面的蒸发热阻；hfg表示水蒸气对应的热能转化为质量的系数。
6.根据权利要求5所述的服装仿真方法，其特征在于，所述参数包括：所述服装与环境热湿传递交换数学模型(103)中的款式设计数据和样板设计数据，以及所述人体热生理平衡调节数学模型中的各个节点的材料数据，并且所述服装与环境热湿传递交换数学模型(103)中的款式设计数据和样板设计数据均与所述人体热生理平衡调节数学模型(102)中的各个节点相关，根据所述人体热生理平衡调节数学模型(102)中不同节点功能性的要求，单独设计产品。
7.一种服装仿真系统，其特征在于，它包括：
参数定义模块(301)，用于采集仿真体系(100)所需的参数，所述参数包括环境气候参数、服装参数、人体热生理参数和运动参数，所述环境气候参数包括温度、湿度和风速，所述服装参数包括服装的物理性质和服装的款式，所述人体参数包括性别、年龄、种族、身高和体重，所述运动参数包括运动形式、运动顺序和运动时间；
人体-服装-环境仿真体系(100)，用于对服装的热湿过程进行仿真计算，包括：针对所述环境气候边界模型(101)和人体热生理平衡调节数学模型(102)，分别建立服装环境数字仿真方程(104)和人体热生理平衡调节数字仿真方程(105)；计算模型(106)根据所输入的参数对所述环境气候边界模型(101)、多节点的人体热生理平衡调节数学模型(102)和服装与环境热湿传递交换数学模型(103)进行更新，并依据所述服装环境数字仿真方程(104)和所述人体热生理平衡调节数字仿真方程(105)求解仿真数据；
及图像输出模块(401)，用于基于所述更新及所述仿真数据，输出3D图形，并显示服装的热湿性能评价；其中，
所述仿真体系包括环境气候边界模型(101)、人体热生理平衡调节数学模型(102)和服装与环境热湿传递交换数学模型(103)，其中，所述人体热生理平衡调节数学模型(102)包括多个节点，每一节点模型分成血液(21)、肌肉(22)、脂肪(23)、皮肤(24)四个层次，结合所述环境气候边界模型(101)和人体热生理平衡调节数学模型(102)分别建立服装环境数字仿真方程(104)和人体热生理平衡调节数字仿真方程(105)，所述服装环境数字仿真方程(104)包括水蒸气平衡方程、液态水平衡方程、能量平衡方程和压力平衡方程，所述人体热生理平衡调节数字仿真方程(105)包括各层次方程、血流量方程和出汗率方程，根据已建立的服装环境数字仿真方程(104)和人体热生理平衡调节数字仿真方程(105)建立模块化的计算模型并计算出结果，所述模块化的计算模型包括边界条件模块(201)、热湿调节模块(202)和服装模拟模块(203)。
8.根据权利要求7所述的服装仿真系统，其特征在于，所述服装环境数字仿真方程(104)为
水蒸气平衡方程
其中，ε表示织物的孔隙度；S表示纤维的表面体积比；ρv表示水蒸气的密度；t表示时间；Cf表示纤维织物内的水蒸气浓度；T表示纤维的温度；表示水蒸气蒸发冷凝传质系数，hl→g表示单位体积纤维内部水蒸气的质量，ρvs(T)表示温度T下的饱和水蒸气密度，表示单位体积织物中水蒸气的质量；
液态水平衡方程
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其中，ε表示织物的孔隙度；S表示纤维的表面体积比；ρw液态水的密度；T表示纤维的温度；t表示时间；hl→g表示单位体积纤维内部水蒸气的质量；ρvs(T)表示温度T下的饱和水蒸气密度；ρv表示水蒸气的密度；
能量平衡方程
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其中，cv表示织物的体积热容；T表示纤维的温度；t表示时间；λ表示水的蒸发热；ε表示织物的孔隙度；Cf表示纤维织物内的水蒸气浓度；hvap表示蒸发传热系数；S表示纤维的表面体积比；hl→g表示单位体积纤维内部水蒸气的质量；ρvs(T)表示温度T下的饱和水蒸气密度；ρv表示水蒸气的密度；W表示水分传递阻；Kmix为织物的有效导热系数；
压力平衡方程
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其中，ε表示织物的孔隙度；S表示纤维的表面体积比；ρa表示干空气的密度；t表示时间；表示水蒸气蒸发冷凝传质系数。
9.根据权利要求7所述的服装仿真系统，其特征在于，所述人体热生理平衡调节数字仿真方程(105)包括：
各层次方程
<mfenced open = "" close = "">
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其中，Cn表示每一节点对流造成的热损失；t表示时间；Bn表示每一节点由于血液流动造成的热量损失；Kn表示每一节点热传导造成的热损失；Rn表示防水材料的热传递电阻；Eres表示潜呼吸的热损失；
血流量方程
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其中，Cb表示每一节点的血液热容量；t表示时间；Bn表示每一节点由于血液流动造成的热量损失；
出汗率方程
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</mrow>
其中，ms,i表示每一节点表面皮肤的汗积累；t表示时间；mrsw,i表示每一节点的规律性流汗；Psat,i表示每一节点皮肤表面的饱和水蒸气压力；Psk,i表示每一节点皮肤表面的水蒸气压力；Pea,i表示每一节点周围温度的水蒸气压力；Rea,i表示每一节点皮肤表面的蒸发热阻；hfg表示水蒸气对应的热能转化为质量的系数。
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