نام پژوهشگر: حسین عسکری زاده

حل تحلیلی و عددی معادله انتقال حرارت غیر فوریه با شرایط شار گرمایی گذرا روی سطح پوست
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه اصفهان - دانشکده فنی 1392
  حسین عسکری زاده   حسین احمدی کیا

درک پدیده انتقال حرارت و اثرهای ناشی از آن در بافت پوست بسیار مهم بوده و می تواند برای کاربردهای پزشکی متعددی مورد استفاده قرار گیرد. به دلیل قابل توجه بودن زمان های آسایش گرمایی در بافت های بیولوژیکی، رفتار گرمایی غیرفوریه ای در آنها به صورت آزمایشگاهی مشاهده شده و توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. هدف این پژوهش، مرور تحقیق های انجام شده در زمینه فرآیند انتقال حرارت غیرفوریه و ارائه رویکردی تحلیلی برای تخمین این فرآیند در بافت پوست است. در این راستا، مدل تأخیر فاز دوگانه(dpl) برای مدلسازی انتقال حرارت در بافت پوست در نظر گرفته شده است. برای اولین بار، حل تحلیلی و دقیق این مدل در بافت پوست با در نظر گرفتن عبارت گردش خون و تولید گرمای متابولیکی، با استفاده از روش تبدیل لاپلاس و تئوری وارونه سازی به دست آمده است. حل عددی مسئله حاضر با استفاده از روش اختلاف محدود صریح برای مقایسه با حل تحلیلی ارائه شده است. با استفاده از نتایج حل تحلیلی مدل تأخیر فاز دوگانه، به همراه نتایج مدل های هذلولوی موج گرمایی و سهموی پنز، رفتار پخش و موج گونه ای انتقال حرارت در بافت پوست تحت شار حرارتی ثابت، پالسی و نوسانی بررسی شده است. نتایج بیانگر تفاوت چشمگیر بین پیش بینی مدل های پنز، موج گرمایی و تأخیر فاز دوگانه از پاسخ دمایی بافت و آسیب گرمایی هستند. به صورتی که برای شار حرارتی پالسی، مقایسه بین مدل های پنز و رژیم گرمایی شار موجود مدل تأخیر فاز دوگانه در پیش بینی زمان های سوختگی بیانگر این مطلب است که وجود زمان تأخیر فاز گرادیان دما، زمان های سوختگی درجه اول و دوم را حدود %35 کاهش داده است. هم چنین بررسی این مطلب بین مدل های موج گرمایی و رژیم گرمایی گرادیان موجود مدل تأخیر فاز دوگانه بیانگر این است که وجود ، منجر به %22 کاهش در زمان های سوختگی شده است. برای شار حرارتی نوسانی نیز، نتایج نشان می دهند که پاسخ دمایی سطح پوست به فرکانس های پایین گرمایش حساس تر است. هم چنین وجود ?t در مدل تأخیر فاز دوگانه، کاهش عمقی از بافت که اثر گرمایش سطح را هنگام افزایش فرکانس گرمایش احساس می کند، %76/11 نسبت به این کاهش در مدل های موج گرمایی و پنز کمتر کرده است. در حالی که مقایسه مدل های پنز و موج گرمایی نشان می دهد که وجود زمان آسایش گرمایی شار گرما روی این کاهش عمق تأثیری ندارد.