پیکربندی یک مدل زیست-گرمایی دست انسان با اتکا به هندسه واقعی مبتنی بر تصاویر پزشکی

Abstract

دست انسان به دلیلساختار پیچیده،تفاوت در ترکیببافتیبخشهایمختلف مانند انگشتان، و نقش حیاتیدر تنظیمدما و خونرسانی،ویژگیهایمنحصربهفردیدر انتقال حرارت دارد. مدلهای مرسوم تنظیمدمایبدن عمدتا ً ترمودینامیکیو صفربعدیبودهاند و از توصیفدقیقتوزیعمکانیدما، بهویژهدر اندامهاییمانند دست، ناتوان بودهاند؛ در نتیجه،معموال ً بیندمایمحاسبهشده و مقدار واقعیپوست اختالف زیادیمشاهده میشود. در اینپژوهش،یکمدل سهبعدیدقیقو واقعیاز دست انسان با بهرهگیریاز تصاویرپزشکیو اطالعات ساختاریبافتهایمختلف توسعه داده شده است. جریانهوا در اطراف دست بهصورت ناپایا،آشفته و تراکمناپذیردر نظر گرفته شده و مدلسازیبا استفاده از معادالت ناویر–استوکسو روش میانگینگیریرینولدزانجام شده است. نتایجحاصل ازمدل، حداکثر میانگینخطایمطلق8/4درصد با دادههایتجربیدارد که نشاندهنده دقت مطلوب آن است. در شرایطمحیطیبا دمای34درجه سلسیوسو سرعت جریان3/4متر بر ثانیه،دمایپوست دست به صورت غیریکنواختتوزیعشده و دمایکمینه،متوسط و بیشینهبه ترتیببرابر با60/3،63/34و 53/54درجه سلسیوسمیباشد. کمتریندما در انگشت کوچک ثبت شده که مناسبترینناحیهبرای بررسیشرایطبحرانیتنش سرماییاست.