مبحث انتقال حرارت غیرفوریه ای به دلیل مشاهده رفتارهای غیرعادی در طبیعت، در بسیاری از سیستم ها و کاربردهای مهندسی به تازگی بسیار مورد توجه محققان قرار گرفته است. ناتوانی مدل های کلاسیک انتقال حرارت در پیش بینی رفتار فیزیکی برخی از فرآیندهای غیرعادی باعث توجه به مدل های جدید انتقال حرارت شده است. از سوی دیگر، حساب کسری نیز قابلیت های بالای خود را در مدل نمودن رفتارهای غیرعادی و میانی در پدیده های انتقال نشان داده است. در این پایان نامه، از قابلیت های حساب کسری در مدل نمودن رفتارهای میانی در پدیده انتقال حرارت غیرفوریه ای در بافت پوست از جمله در درمان حرارتی استفاده شده است. هدف نشان دادن قابلیت این مدل در پیش بینی دقیق رفتارهای میانی انتقال حرارت در بافت پوست می باشد. دو مسأله غیرفوریه ای بررسی شده که از روش های ضمنی و روش حجم محدود برای حل معادله حاکم استفاده شده است. نتایج این دو شبیه سازی عددی، نشان دهنده ی برتری توانایی مدل حساب کسری نسبت به سایر مدل ها در بررسی انتقال حرارت غیرفوریه ای در درمان حرارتی می باشد. از طریق مقایسه ی نتایج مدل تأخیر فاز منفرد کسری با مدل تأخیر فاز دوگانه، برای اولین بار پارامترهای اساسی در مدل تأخیر فاز منفرد کسری برای بافت پوست با استفاده از روش تخمین پارامتر گرادیان مزدوج به دست می آید. نتایج به دست آمده نشان دهنده موفقیت مدل تأخیر فاز منفرد کسری در این تحقیق در مدل نمودن رفتار غیرفوریه ای انتقال حرارت در بافت پوست و درمان حرارتی می باشد.