Моделирование электростатических полей вокруг человека в обуви и одежде с различной диэлектрической проницаемостью

Объектом исследования является процесс моделирования электростатического поля вокруг человека в обуви и одежде с различной диэлектрической проницаемостью. Предметом исследования является оценка степени неоднородности величин напряженности электростатического поля, образующийся вокруг человека с учетом трибоэлектрических свойств одежды и обуви. Цель работы - разработка моделей, которые отражают корреляцию между электростатическим полем и потенциалом тела человека в системе «человек - специальная обувь - напольное покрытие». Выполнено конечно - элементное моделирование в COMSOL Multiphysics, с помощью которого возможно анализировать как отдельные, так и взаимосвязанные физические процессы, рассматривать влияние формы заряженных твердых тел на неоднородность электростатического поля на их поверхности. Рассмотрены три вида моделей: человек в обуви и без одежды; человек в обуви и в легкой одежде из материала с относительной диэлектрической проницаемостью ε = 2,4 и усредненной толщиной слоя 0,5 см; человек в обуви, в легкой и теплой одежде из материалов с относительной диэлектрической проницаемостью ε = 4,3 и усредненной толщиной слоя 2,0-2,5 см. Для определения величин напряженности электростатического поля системы проведен расчет методом конечных элементов. Выявлено, что электростатическое поле системы «человек - обувь - напольное покрытие» максимально концентрируется в нижней части геометрии тела, т. е. в районе обуви. Для модели в легкой одежде напряжённость электростатического поля при одинаковом потенциале на теле человека увеличивается более чем в 2,6 раза, по сравнению с моделью без одежды. Представленный метод моделирования позволяет учитывать свойства материалов, толщины и диэлектрические свойства пакетов одежды и обуви, что позволит оценить потенциальные риски воздействия электростатических полей на здоровье персонала и промышленное оборудование. Результаты проведенных исследований могут быть использованы при планировании экспериментальных исследований, подборе материалов и проектировании пакетов специальной антистатической обуви и одежды.