热水膜烫伤皮肤的传热分析与预测(英文)

目的建立描述热水膜烫伤皮肤组织的数学模型 ,分析其传热过程规律 ,对烫伤程度进行预测并对比吹气和拭薄水膜两种反应的效果。方法基于Pennes生物传热方程建立热水膜与皮肤组织相互作用的一维多层结构模型。结果利用有限差分方法数值求解得到皮肤组织内的温度分布 ,根据Arrhenius假设预测组织的烫伤程度。结论该模型可用于热水膜烫伤皮肤的传热分析和烫伤预测。计算结果表明 ,拭薄水膜比吹气更能有效地减轻对皮肤的损伤。

皮肤组织热水烫伤传热分析

目的研究生物组织热水烫伤过程的传热规律及影响因素并由此进行烫伤程度预测。方法基于Pennes生物传热方程 ,建立热水洒落皮肤组织所致烫伤过程的一般模型 ,研究生物组织内部的温度变化规律 ,并对生物组织烫伤程度进行预测。结果通过数值计算 ,得到生物组织内部的温度分布 ,以及生物组织烫伤发生的开始时间。研究表明 ,皮肤及内部组织初始温度分布、热水与皮肤表面的对流换热系数及热水的温度对于烫伤的发生有显著影响。结论该模型可用于生物组织热水烫伤过程传热分析和烫伤预测 。

某星载CCD器件散热用热电制冷器的性能试验

某地球静止轨道卫星光学相机由于CCD器件功耗较大,并要求处于较低的工作温度水平,经论证确定采用热电制冷器对CCD的温度进行主动控制。设计了热电制冷器性能地面试验装置,分别在大气和真空环境中选用国内外不同型号的热电制冷器进行对比试验研究。试验得到了安装方式对冷热端温差的影响、输入功耗与冷热端温差的对应关系、负载功率与冷热端温差的对应关系以及大气和真空环境对制冷器的性能影响等数据。试验结果表明,在CCD负载下,制冷器冷热端的温差最大可达到45.8℃,能够满足CCD的低温工作需求。

激光诱导间质热疗方法的离体模拟实验研究

本文建立了激光诱导间质热疗方法 (LITT)的离体模拟实验系统 ,在不同的输出功率、不同的加热时间下 ,实验测量了激光加热时的离体猪肝组织温度分布和热凝结区域的大小 ,与计算机模拟的结果进行了对比。实验发现 ,在相同的功率和加热时间下 ,会出现有无碳化两种不同现象。当临近激光加入头表面的生物组织产生碳化时 。

激光诱导间质肿瘤热疗的数值模拟和实验研究

本文在考虑生物组织物性动态变化的情况下建立了激光诱导间质肿瘤热疗(LITT)的物理数学模型,采用MonteCarlo方法数值模拟了LITT中激光能量在生物组织内的传输过程,基于Pennes生物传热方程和Arrhenius方程数值求解了组织内的温度分布和热损伤体积的变化,分析了热物性及血液灌注率的动态变化对LITT过程的影响,并与相应的离体实验结果进行了对比。数值模拟结果表明,组织的热物性及血液灌注率的动态变化对于热损伤体积的变化具有重要的影响。因此在激光诱导间质肿瘤热疗的数值模拟中应该考虑热物性及血液灌注率的动态变化以期为临床治疗方案的制定提供更为准确的依据。

基于动态光热作用模型的激光诱导肿瘤间质热疗中的参数选择

建立了描述温控加热方式下激光诱导肿瘤间质热疗过程中动态光热作用的二维圆柱坐标下的数学模型,采用基于网格的蒙特卡罗方法数值模拟热疗过程中激光能量在非均质生物组织内的传输过程,基于Pennes生物传热方程和Arrhen ius方程数值求解组织内的温度场和热损伤体积的变化。通过数值模拟的方法分析了激光波长、激光功率、温控范围等因素对激光诱导肿瘤间质热疗中热损伤体积的影响。数值模拟的结果表明,通过选择合适的治疗参数,可以得到各种不同大小的热疗区域。本文的结果和结论对于临床治疗方案的制定具有一定的理论指导意义。

基于热响应的卫星推进剂剩余量测量方法研究

介绍了基于热响应法的卫星推进剂剩余量在轨测量方法的原理,给出了国外在Telstar 11,LM 3000,BSS601平台日本通信卫星,Turksat 1C卫星的应用情况。给出了将该方法用于国内卫星的设想,并归纳了推进剂在轨空间分布高精度仿真、带液条件下贮箱内复杂传热过程高精度热仿真、贮箱与整星耦合热分析仿真等关键技术。

萤火一号火星探测器热控分系统设计

根据萤火一号(YH-1)火星探测器的热环境特点,对热控分系统设计进行了研究,分析了热控分系统技术难点,给出了方案设计,介绍了大功率单机散热、探测器多模式自主热控和长火影热控等设计。热平衡试验结果验证了热控设计的正确性。

激光诱导间质热疗中的治疗参数选择

目的:考察激光诱导间质热疗中各治疗参数对治疗效果的影响,对各治疗参数进行选择和优化。方法:基于光子传输理论,分别采用Monte Carlo模拟方法和Pennes生物传热方程求解生物组织中的能量分布和温度分布。结果:计算得到了一般加热系统、具有冷却设备的加热系统以及暂时阻断血液灌注条件下,激光波长、功率大小及激光加入头曝光时间对凝结区域大小的影响。结论:激光诱导间质热疗中,需要综合考虑生物组织特性和激光波长、功率及曝光时间等治疗参数来制定治疗方案。

激光对皮肤层状组织作用的非傅立叶效应及光致热损伤分析

目的分析非Fourier效应对激光与人体皮肤组织相互作用的影响 ,在此基础上研究皮肤病激光灼伤疗法中的光致热损伤。方法采用MonteCarlo方法模拟皮肤组织内的光子传播 ,将激光能量看作组织内热源 ,采用生物传热热波模型 (TWMBT)研究具有不同物理性质的皮肤层状组织中的瞬态温升过程、温度分布和皮肤的热损伤时间 ,由此探讨皮肤病灼伤治疗的时间阈值。结果研究表明 ,由于非Fourier效应的存在 ,皮肤组织各处的温升速率较低 ,需要经过较长的时间才能达到温度峰值 ,因此 ,非Fourier效应对预测皮肤组织的损伤时间阈值有着较大影响。结论关于激光与皮肤层状组织相互作用时的非Fourier效应的理论分析及相应的数值求解对准确预测皮肤组织内的热效应。

多通道扫描成像辐射计热设计

多通道扫描成像辐射计是FY-4卫星的主要载荷之一,可实现对地的多光谱观测。辐射计在轨运行期间承受复杂的外热流环境,为保证高质量的成像品质,必须对其进行有效的热设计。根据地球静止轨道和辐射计构型特点,分析了热设计的特点,并对仪器进行详细的热设计和热分析,计算结果证明了热设计方案的合理性。

倾斜环形空腔内自然对流的实验研究和数值模拟

对大尺寸环形空腔在不同倾斜角度下的自然对流换热进行了实验研究。给出了半径比为2.5,高宽比为38的实验段在0°,22°,45°,67°和90°等角度下的换热关联式,并在水平和竖直情况下进行了数值模拟以便对实验结果进行验证。实验结果表明:在小数下,倾斜角度对自然对流换热的数有较大影响;而在大数下,倾斜角度对数的影响则非常小。最后给出的换热关联式对工程实际中大电流封闭母线的散热设计和校核有重要的参考价值。

多孔表面的液氮池沸腾实验研究

文中对颗粒烧结多孔表面和泡沫金属多孔表面上的液氮池沸腾换热特性进行了实验研究,并与光滑铜表面的试验结果进行了比较。结果表明,多孔表面成核条件更好,使得沸腾起始点相对于光滑表面提早;随着热流密度逐渐增大,气泡增多,且在多孔层内部连成一片,加热表面气泡离开受到多孔层的限制,热阻增加,换热系数大幅降低,整个沸腾进入表面沸腾阶段;多孔结构所产生的毛细抽力不断补充冷却流体,使表面沸腾能够持续较长时间,实验中未观测到临界热流密度现象。在实验基础上,文中描述了多孔表面不同池沸腾换热阶段的主要换热机理,并分析了流体工质、多孔层厚度、渗透系数、孔隙率等参数对多孔表面池沸腾换热的影响。

YH-1火星探测器设计及研制进展

介绍了中国首颗YH-1火星探测器的任务功能、组成和主要技术指标。给出了探测器设计中的火星探测超低温适应、深空探测自主姿态确定与控制、超远距离通信、休眠唤醒和剩磁控制等关键技术,以及相应的解决途径。试验和验证结果表明:YH-1火星探测器的设计满足火星探测特殊环境的任务要求。其设计和试验技术可直接用于我国其他深空探测项目,为后续深空探测积累了经验。

大口径薄膜光学探测技术空间应用进展及展望

系统地回顾了MOIRE计划建立的背景,DARPA在大口径空间薄膜光学探测技术应用方面完成的相关工作,总结提炼了薄膜光学技术空间应用的技术难点和关键技术,为开展我国薄膜光学卫星研发指明研究方向。

萤火一号火星探测器长火影热控设计及试验验证

根据萤火一号(YH-1)火星探测器面临长期火星阴影环境特点,对探测器的长火影热控设计及深冷试验验证进行了研究。给出了YH-1火星探测器长火影热控自主控制流程,以及各阶段热控方案。改造现有真空环境模拟器,完成了我国第一个实现全包络20K超低温背景模拟的探测器级真空热试验。长火影试验结果表明:YH-1火星探测器热控设计能满足度过长火影的温度要求,各单机能在出火影后成功唤醒正常工作。

维医沙疗中的传热分析及数值模拟

目的:研究维医沙疗治病中的热量传递规律。方法:建立维医沙疗过程中人体及沙体中热量传递过程的局部和整体热物理模型,数值模拟沙疗中人体及沙体的温度变化。结果:得到了沙疗过程中人体组织和沙层局部温度随时间的变化规律;在沙疗初始阶段,沙体表面和人体表面处沙子的温度变化较大,而深度5cm以下的沙子温度变化很小;皮肤层温度在沙疗初始阶段明显升高,之后略有下降;当埋沙厚度大于10cm后,增加埋沙厚度对沙疗过程中人体内温度变化的影响不大;沙疗温度过高会对人体产生热损伤,当沙体温度高于64.6℃,沙疗进行30min时,人体皮肤将会产生I度烧伤。结论:在沙疗时应合理地选择沙体温度、埋沙厚度和治疗时间。

皮肤组织传热过程的研究

为了获得生物皮肤组织在不同条件下传热特性的数学模型及其传热规律,分别在一维直角坐标系和一维圆柱坐标系下,建立了稳态条件下基于皮肤组织单层结构和多层结构的传热数学模型.通过数值模拟,获得了不同皮肤组织结构模型下上臂皮肤组织内的稳态温度场和90℃高温热源作用15 s后皮肤组织内的温度分布,以及皮肤组织热损伤深度的变化、常热流作用下皮肤组织表面的温升曲线和表面绝热条件下皮肤组织内的稳态温升分布.研究结果表明,皮肤组织的多层传热数学模型更能真实地描述皮肤组织内的传热过程,因此值得在实际工作中推广应用.

微通道热沉内液氮的流动沸腾换热实验

通过实验研究了质量流量在62.6-598.6kg/（m^2·s）下不锈钢材质的平行微通道热沉内液氮流动沸腾的传热特性,并将实验所测得局部换热系数与经验关联式计算所得结果进行比较.结果表明：在核态沸腾阶段,随着干度增大,热沉的局部换热系数增加并逐渐达到一个峰值;当干度继续增大时换热系数逐渐减小;热沉的局部换热特性受其流型和低温流体工质特殊性的影响,在干度较低的条件下,其实验结果与模型预测结果的变化趋势一致,但预测值大于实验值.

地球静止轨道卫星SADA热设计及高温工况温度分布研究

针对地球静止轨道卫星SADA轴系周向或轴向温度梯度过大导致卡死的故障情况,开展某卫星SADA热设计、热仿真及太阳模拟器光照试验研究。采用挡光板及均温措施等热设计减小SADA温度梯度及外热流影响。试验外热流模拟冬至工况,舱内边界温度25℃,通过在其内部和外部布置88个温度测点,得出SADA内部的电缆束、功率盘片及电刷温度较高。轴系两端面周向最大温差分别为1.2℃和8℃,轴系两端面最大温差6.8℃。在此温度环境下,SADA工作正常,证明了其本身及热控设计的合理性。热仿真计算结果与试验结果一致性较好。研究结果还得到了在轨数据的验证。SADA数学模型、试验方法和结果可为后续型号不同工况条件工作的SADA提供热设计指导。