تحلیل انتقال حرارت در پوست حین گرمادرمانی

در این پروژه پوست انسان به صورت یک ساختار سه بعدی و سه لایه ای که یک جفت یکی از مشکلات عدیده در برآورد انتقال حرارت در بافت زنده ارزیابی اثر گردش خون و نقش حرارتی آن است. تعیین هندسه دقیق عروق و تاثیر آن ها در توزیع دمای بافت زنده از پیچیده ترین مسائل در این زمینه است. به این منظور در این پروژه پوست به صورت یک ساختار سه بعدی و سه لایه ای که یک جفت رگ جریان مخالف در چهار سطح در آن قرار دارد، در نظر گرفته می شود. زاویه انشعاب رگ ها بر اساس اصل فیزیولوژیکی حداقل کار انتخاب می شود. نسبت طول و نسبت قطر رگ ها بر اساس روابط تئوری ساختاری تعیین می شود. انواع مدل های انتقال گرما در بافت های زنده بررسی شده و شکل موجی معادله پنس به دلیل کارایی مناسب و با توجه به پیچیدگی ذاتی مدل های دیگر، انتخاب شده و در مواردی با مدل پنس مقایسه می شود. در این مدل فرض می شود گرما از طریق امواجی با سرعت محدود انتشار یابد و یک تاخیر زمانی برای افزایش دمای نقاط داخل بافت وجود داشته باشد. تاثیر حرارتی مویرگ های خونی در بافت با یک چشمه انرژی معادل سازی می شود. همچنین تاثیر تبادل حرارتی بین عروق قبل از مویرگ های سرخرگ و پس از مویرگ های سیاهرگ با بافت به صورت جداگانه بررسی می شود. ویژگی های خون به عنوان یک سیال غیرنیوتنی بر اساس مدل توانی بیان می شود. توزیع دما در پوست با حل معادلات پیوستگی، تکانه و انرژی برای خون داخل عروق و انرژی برای پوست به صورت عددی و به روش المان محدود به کمک نرم افزار کامسول به دست می آید. انتقال حرارت در بافت های زنده سطح پوست تحت اثر روش های مختلف گرماد رمانی سطحی بررسی می شود. نتایج توزیع سرعت و دما در رگ و بافت در مقاطع مختلف بررسی می‏شود. سپس تاثیر پارامترهای مختلف از جمله هندسه عروق، شرایط مرزی سطوح بالا و پایین پوست، میزان تاخیر زمانی، نرخ تراوش خون، خواص فیزیکی پوست، گرمای متابولیسم، ضریب انتقال حرارت جابجایی و دمای منبع داغ و شرایط شار پله ای روی توزیع دما بررسی می شود. بیشترین تاثیر در نظر گرفتن شکل موجی معادله پنس در فرآیندهایی با شار شدید گرما در مدت زمان کم (که قسمتی از فرآیندهای گرمادرمانی هستند) می باشد. در نظر گرفتن تاخیر زمانی در این نوع فرآیندها در تعیین دقیق توزیع دما بسیار تعیینکننده است.رگ جریان مخالف در چهار سطح در آن قرار دارد، در نظر گرفته می شود. زاویه انشعاب رگ ها بر اساس اصل فیزیولوژیکی حداقل کار انتخاب می شود. نسبت طول و نسبت قطر رگ ها بر اساس روابط تئوری ساختاری تعیین می شود. انواع مدل های انتقال گرما در بافت های زنده بررسی شده و شکل موجی معادله پنس به دلیل کارایی مناسب و با توجه به پیچیدگی ذاتی مدل های دیگر، انتخاب شده و در مواردی با مدل پنس مقایسه می شود. تاثیر حرارتی مویرگ های خونی در بافت با یک چشمه انرژی معادل سازی می شود.توزیع دما در پوست تحت اثر روش های مختلف گرماد رمانی سطحی با حل معادلات پیوستگی، تکانه و انرژی برای خون داخل عروق و انرژی برای پوست به صورت عددی و به روش المان محدود به کمک نرم افزار کامسول به دست می آید.