حل تحلیلی انتقال حرارت درون بافت پوست تحت تابش لیزر به همراه انتقال حرارت جابجایی با استفاده از مدل تاخیر فاز دوگانه

در این مقاله توزیع دما در بافت پوست در اثر تابش نور لیزر به همراه انتقال حرارت جابجایی روی سطح پوست، بررسی می‌گردد. یکی از اهداف به دست آوردن توزیع دما در بافت پوست، پیش‌بینی زمان سوختگی درجه اول و دوم با استفاده از تخمین آسیب حرارتی به بافت می‌باشد. معادله‌ حاکم در این مساله، معادله انتقال حرارت زیستی می باشد که برای توصیف آن از مدل تأخیر فاز دوگانه که یک مدل غیر فوریه می‌باشد، در حل مسائل انتقال حرارت گذرا در بافت پوست استفاده می‌شود. تابش لیزر روی بافت به صورت به شدت جذب شونده در نظر گرفته شده و تأثیر تأخیر فاز بر روی توزیع دما و عمق نفوذ جبهه‌ی موج حرارتی بررسی شده است. اثر ضرایب انتقال حرارت جابجایی متفاوت بر توزیع دما نیز بررسی شده است. با استفاده از روش تبدیل لاپلاس و روش گسسته‌سازی و استفاده از شرایط مرزی حاکم بر مسأله، یک دستگاه معادله جبری در حوزه‌ی لاپلاس به دست آمده و با استفاده از لاپلاس معکوس به روش عددی حل شده است. نتایج نشان می دهد که تابش لیزر به شدت جذب شونده، پارامتری تعیین کننده در مدت زمان سوختگی در بافت پوست می‌باشد. همچنین افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی، تأثیر چشم‌گیری بر نتایج دارد و حتی زمانی که ضریب انتقال حرارت جابجایی کوچک باشد نیز این تأثیر خود را نشان می‌دهد. به طوری که با در نظر گرفتن جابجایی طبیعی روی سطح، زمان‌های سوختگی درجه اول و درجه دوم، حداقل 02/0 ثانیه به تعویق می‌افتد. بنابراین در نظر گرفتن شرط مرزی انتقال حرارت جابجایی روی سطح در تحلیل مسائل انتقال حرارت گذرا روی بافت، امری مهم و ضروری به نظر می‌رسد.