بررسی تنشو آسیب حرارتی پوست در فرآیند گرمایش با حل معادله انتقال حرارت غیرفوریه

اکثر تحقیقات صورت گرفته در زمینه انتقال حرارت در بافتهای بیولوژیکی بر مبنای مدل انتقال حرارت فوریه میباشند، در حالی که مواد بیولوژیکی زمان آسایش حرارتی بزرگی دارند و در این حالت مدل فوریه پاسخ مناسبی ارائه نمیدهد. در این مقاله توزیع دما در بافت پوست با استفاده از دو مدل انتقال حرارت بیولوژیکی فوریه و غیرفوریه با روش تبدیل لاپلاس حل شده است. معکوس لاپلاس عبارات بدست آمده در حوزه لاپلاس، با استفاده از روش وارونه سازی محاسبه میشود. مساله برای دو حالت دمای ثابت و شار حرارتی ثابت بر روی سطح پوست حل میگردد. زمانیکه در سطح پوست تغییر ناگهانی دما رخ میدهد، در نمودارهای مدل غیرفوریه یک جهش آنی (رفتار حرارتی موجگونه) مشاهده م یشود که بدلیل محدود بودن سرعت انتشار حرارت در پوست میباشد. با قرار دادن عبارت بدست آمده برای دما در رابطه تنش حرارتی، توزیع تنش در بافت بدست میآید که رفتار حرارتی موجگونه در این حالت نیز مشاهده میشود. برای محاسبه آسیب حرارتی، عبارت بدست آمده برای توزیع دما در رابطه آسیب حرارتی آرنیوس قرار داده میشود. نتایج نشان میدهد که زمان پیش بینی شده برای وقوع انواع سوختگی در دو مدل فوریه و غیرفوریه متفاوت است و در غیرفوریه به دلیل داشتن زمان آسایش حرارتی بزرگ، مقدار پیش بینی شده برای این زمان بزرگتر میباشد.

کلیدواژه ها:

آسیب حرارتی ، پوست ، زمان آسایش ، غیرفوریه