حل تحليلي معادلات انتقال حرارت كلاسيك و تعميم يافته تاخير فاز دوگانهدر بافت پوست تحتگرمايش گذرا

Analytical solution of the classical and generalized dual phase lag heat transfer equations in skin tissue undertransient heating

در اين مقالهبراي بررسي آسيب گرمايي در بافت پوستي كه در معرضشار گرمايي گذرا قرار گرفته است، مدل هاي كلاسيك و تعميم يافته تاخير فاز دوگانه معادلهانتقال حرارت بيولوژيكي استفاده شده اند. بررسي تحليلي انتقال حرارت در بافت پوست، تحت شرايط مرزي شار گذرا فقط توسط مدل هاي سهموي پنز و هذلولوي موج گرمايي انجام شده است. در اين مطالعه حل تحليلي مدلتاخير فاز دوگانهمعادله انتقال حرارت در بافت پوستي كه در معرض گرمايش گذرا قرار گرفته است با استفاده از روش تبديل لاپلاس و تيوري وارونه‌سازي در فضاي مختلط به دست آمده است. از آنجا كه مدل كلاسيكتاخير فاز دوگانه تحت شرايط خاصي به مدل هاي پنز و موج گرمايي تبديل مي شود، نتايج حاصل از اين سه مدل در پيش بيني توزيع دما و آسيب گرمايي بافت پوست با هممقايسه شده اند. اثر ضرايب تخلخل و تركيبتوام اثرات خون و بافت روي آسيب گرمايي بافت بررسي شده و نتايج حاكي از آن هستند كه افزايش اين ضرايب به ترتيب افزايش و كاهش آسيب گرمايي را به دنبال دارد و تاثير اين ضرايب در عمق بافت به مراتب از تاثيرشان در سطح كمتر است.

In this study, classical and generalized dual phase lag bioheat transfer models are applied for investigate thermal damage to skin tissue exposed to the transient heat flux. The analytical bioheat transfer analysis with transient heat flux on skin tissue has only been studied by Pennes and thermal wavemodels. This paper, for the first time, provides the analytical solution of the dual phase lagmodel in skin tissue under transient surface heating using Laplace transform method and inversion theorem. Since the dual phase lag model under certain circumstances reduces to the Pennes and thermal wave models, comparisons of the temperature responses and thermal damages between these three modelsare carried out. The influence of porosity factor and coupling factor between blood and tissue on the thermal damage of tissue is investigated and the results demonstrate that increases in these factors respectively leads to the higher and lower tissue thermal damage and the effects of these factors on the thermal damage in the depth of tissue is lower than near the surface.