基于混合生物热传导模型的Pennes方程的改进

马吉明; 张向梅; 苏日建; 赵进超; 郭盛楠, 郑州轻工业学院学报(自然科学版) 2015年02期 , 期刊

在血管树模拟研究的基础上,运用混合生物热传导模型并采用考虑血管和组织间局部传热的血液灌注率,改进了传统的Pennes生物传热方程.运用COMSOL Multiphysics对其进行仿真,并对改进前后Pennes方程求解结果进行比较,结果表明,改进后的Pennes方程能够显示出血管树对组织区域温度分布的局部影响,而传统Pennes方程则只表述了组织中温度分布的均匀形式....


基于混合数值法的功能梯度结构热传导研究

蒋科, 西安工业大学 发表时间:2018-05-04 硕士

...析尤为重要。由于功能梯度结构变物性参数的特征,热传导问题解析解难以求得,采用数值方法时,求解的精度有所下降,并且受到计算机内存的限制。混合数值法结合了解析法和数值法的优势,被广泛应用于复合材料的动力学分析中。本文以无限大功能梯度结构板为研究对象,采用混合数值法对变梯度参数的功能梯度结构在指数热源载荷作用下的热传导问题进行研究。一个方向运用数值法将功能梯度结构沿厚度方向离散成层单元进行插值求解,另一个方向采用傅里叶变换进行理论求解,得到模型整体域内的温度分布解。本方法将解析法...


能源利用问题的代数显式解析解

苟晨华, 中国科学院研究生院(工程热物理研究所) 发表时间:2007-04-01 博士

...曲型(热波)方程作为一种典型的非Fourier热传导模型得到了学术界的普遍关注。本研究对二维和三维双曲型热传导方程给出了一些含有任意函数的解析解。对于二维的情况,解中含有8个任意函数。对于三维的情况,解中含有无穷多个任意函数。初步讨论了这些解的边界和初始条件。通过对这些解的分析指出,当内热源以特定方式衰减时,无论其几何分布如何,它对于温度分布都不会有影响。这是由双曲型热传导方程导出的一个特有现象。Chen-Holmes方程也许是现有最为完善的灌流组织传热模型。本研究导出了考...


可调控硅—石墨烯混合纳米线波导及器件的研究

于龙海, 浙江大学 发表时间:2016-04-18 博士

...但是,硅材料存在自身的缺陷,通常需要与其他材料混合集成,才能够实现性能良好的有源器件和功能器件。石墨烯是一种新型的二维晶体材料,具有优异的电学、光学、力学和热学等方面的性质。不过,石墨烯的二维结构会限制它与光子的相互作用,不利于石墨烯优异性质的发挥。在本论文中,我们结合硅基光子学和石墨烯各自的优势与需求,提出了硅与石墨烯的混合集成,探究了可调控硅-石墨烯混合纳米线波导及器件的理论建模、制作测试和应用前景。首先,我们介绍了石墨烯的晶格结构、能带理论和光学电导率模型,理论上分析...


异向介质在微波热疗中的应用研究

陶永会, 中国科学技术大学 发表时间:2014-10-01 博士

...括:针对分布面积较大、形状复杂的浅表肿瘤,提出基于异向介质平板透镜的多源联合加热方案。通过对热疗性能进行理论分析和数值仿真,确定了多个源实现联合加热的条件。进一步通过合理地调控源的分布、幅度及相位,可获得与肿瘤形状、姿态吻合的加热区域,实现适形热疗。针对发于颈部、四肢的浅表肿瘤,平板透镜适用性较差,提出采用异向介质柱面透镜的多源联合加热方案。根据柱面异向介质透镜的不同聚焦机制,给出了相应的浅表肿瘤适形热疗的微波源配置方案。深入探讨了低损耗传输线型异向介质结构的构造原理,并通...


激光辐照引起非Fourier热传导问题的理论分析与计算

张丽静, 北京科技大学 发表时间:2016-11-21 博士

...应用于很多工程领域,特别是在材料表面加工处理、生物医学外科等方面.探讨由激光辐照材料表面受热而引起的材料内部温度场的变化以及瞬态热应力问题已成为力学研究的一个重要课题.由于解析解要比数值解更为准确和有效地直接反映出控制变量与时空坐标以及材料、几何等参数之间的关系,如何求出问题的解析解一直以来是研究者所面临的挑战性问题.然而,至今为止多限于在变换域上给出的解析解或者是一维空间问题的解析解,而对高维空间问题在原时空域上的解析解所见文献研究甚少.本文针对不同传热介质,建立了考虑热...


基于工业副产品木质素的粉土固化改良技术与工程应用研究

张涛, 东南大学 发表时间:2015-12-08 博士

...我国岩土工程界迫切需要解决的难题之一。木质素是生物能源和造纸厂生产的主要副产品,目前没有得到有效的利用。本文提出基于工业副产品木质素的粉土改良新技术,深入开展木质素改良粉土的机理和工程特性等研究,旨在为该新技术的推广应用提供科学依据。本文以江苏省交通科学研究计划项目(2013Y04)为依托,以木质素改良路基粉土为研究对象,以揭示其改良机理和工程特性为目标,采用室内试验、理论分析和现场试验相结合的方法,对木质素改良路基粉土技术进行系统研究,主要研究内容和成果如下:(1)系统总...


微/纳米尺度对象灵巧操控方法的研究

杨阳, 中国科学院研究生院(理化技术研究所) 发表时间:2009-05-01 博士

...件,已成为研究者们共同关注的前沿方向之一。本文基于这一重要需求,将微型控制技术分为微型固体操控技术与微型液体控制技术,从全新的角度和原理出发,提出并实现了多种灵巧高效的微型控制方法:针对崭新的微纳米固体操作器件——冰镊,首先利用数值模拟的方法对其典型执行机制进行了深入研究,在此基础上扩展出几类实现冰镊操作器的新型工作原理。通过系统的理论和试验证实,借助于微对流冷却效应可以实现具有良好工作性能及适应能力的冰镊操作器。进而,论文将此种原理的冰镊操作器推进到纳米尺度,并引入自由分...


尼龙12/石灰石复合材料激光烧结关键技术研究

姜凯译, 东北林业大学 发表时间:2015-09-01 博士

...成分的石灰石粉末内涵能仅为尼龙12的0.6%,热传导系数约为尼龙12的10倍左右,加之天然石灰石价格便宜,且加工过程CO2排放为0.0147~0.0163 kg/kg与尼龙12相差102个数量级,进而论证将石灰石作为结构材料与尼龙12共混制得尼龙12/石灰石复合材料,以满足降低尼龙12激光烧结加工成本及能量消耗,并且减少环境影响的可行性。随后采用单层烧结的实验方法对于不同混合比例的尼龙12/石灰石复合材料进行激光烧结可行性实验研究,以高效快捷的方式确定石灰石填料的最大###...


带钢卷取温度高精度预报及多目标优化控制策略研究

孙铁军, 北京科技大学 发表时间:2016-04-01 博士

...层流冷却过程中发生复杂的水冷、空冷换热及内部的热传导过程,具有工况条件变化剧烈、强非线性、参数时变、数学模型难以精确描述的复杂工业特性,而且整个冷却区的恶劣环境不能逐点安装温度检测仪表,带钢温度难以连续检测,现有的控制方法存在不能适应变化频繁的工况条件、过于依赖带钢温度模型精度的问题,导致卷取温度控制精度不高、对给定冷却速率跟踪效果差。本文以某钢铁公司带钢热连轧生产线的层流冷却过程为研究对象,以提高带钢成品质量为目标,从温度预报模型优化和多目标优化控制策略研究两方面入手,将...


功能梯度复合材料板结构屈曲前和屈曲后的振动特性研究

夏贤坤, 上海交通大学 发表时间:2008-12-01 博士

...理论与应用价值。本文的研究工作主要包括:(1)基于Reddy高阶剪切变形板理论和广义Kármán型方程,给出了几类现有研究成果较少或没有彻底解决的FGM混合板结构的屈曲前和屈曲后振动特性研究的控制方程,成功将摄动-Galerkin混合法应用于求解过程,并给出了各控制方程相对直观且易于计算的解析解形式;(2)单向压电纤维增强复合材料(Piezoelectric Fiber Reinforced Composite,简称PFRC)是一种新型压电材料,本文将其应用到了结构振动控制...


求解热传导正问题及反问题的数值方法研究

牛瑞萍, 太原理工大学 发表时间:2017-11-01 博士

...要有效的方法来探索和解决实际工程及现实生活中的热传导问题。由于实际问题的复杂性,利用各种数值方法来求解实际的热传导问题成为传热学研究的重点之一。本文主要基于网格方法(有限元)、无网格方法(RBF)以及有背景网格的“类”无网格法(光滑有限元)来构建高效、稳定的数值模型,解决以下复杂而重要的热传导问题:(1)问题域边界随时间变化的热传导问题;(2)逆向边值定解问题;(3)物体边界重构的热传导问题;(4)Cauchy不适定热传导反问题。首先,作者对大型设备内部边界随时间变化的##...


基于多源遥感数据的干旱/半干旱地区表层土壤水反演方法研究

黄资彧, 华南农业大学 发表时间:2016-06-01 博士

...地表反照率的方法会存在较大误差的问题,本论文将混合像元分解技术和BRDF核驱动模型结合,实现了混合像元窄波段反照率遥感反演;然后使用6S模型进行辐射模拟,从能量角度出发,实现了窄波段反照率向宽波段转换。验证结果表明,相比传统假设地表为朗伯体条件下计算的反照率,本论文基于先验知识可以较好地改善地表反照率的反演精度。(2)地表温度是改进热惯量模型法和TVDI法的关键参数,本论文参照已有研究成果,首先选用修正普适性单通道算法反演了HJ-1地表温度,利用劈窗算法反演了Landsat...


基于生物质转化制备生物油及生物聚氨酯泡沫材料的制备与性能探究

李宏伟, 西北农林科技大学 发表时间:2017-10-01 博士

利用小麦秸秆快速热裂解生物油成功地制备了生物聚氨酯泡沫。利用乙酸乙酯溶剂萃取小麦秸秆快速热裂解粗生物油得到萃取物(简称生物油,羟值:77.8 mg KOH/g)并用于制备生物聚氨酯泡沫材料。利用GC-MS和FTIR对粗生物油和生物油进行检测,结果表明,通过有机溶剂乙酸乙酯萃取,生物油中的羟基化合物明显地多于粗生物油中羟基化合物的含量。通过单因素试验探究了生物油取代率(30-70 wt%)、混合异氰酸酯(PM200和PMDI)中PM200百分比(0-40 wt%,PM200和...


梯度非均匀复合材料热力学响应及断裂特性的有限元研究

陈康, 南京航空航天大学 发表时间:2014-04-01 博士

...和材料的可设计性,已经在航空航天、机械工程以及生物医药等领域得到了广泛的应用。深入研究梯度材料的热应力缓和特性和断裂性能是对其进行结构优化设计的前提,已经成为当下梯度材料研究的热点和难点。本文采用梯度单元法,研究了梯度材料的热力学响应特性、裂纹尖端应力强度因子以及裂纹扩展路径,主要内容包括:(1)在经典细观力学基础上,推导得到了梯度材料热力学响应的细观力学控制方程以及等效热物理属性的预测公式。给出的表达式中充分考虑了组份颗粒之间的相互影响,因此更加适合梯度材料全梯度范围内的...


冲击荷载作用下多场耦合问题数值模拟方法

郭攀, 大连理工大学 发表时间:2014-09-01 博士

...振荡。进一步对激光作用下双曲型非Fourier热传导问题进行研究,采用时域间断Gakerlin有限元方法对强脉冲激光作用下的半无限体、薄膜结构的非Fourier热传导行为以及强激光脉冲作用下生物组织的非Fourier热效应及热损伤行为进行了数值模拟。结果显示时域间断Galerkin有限元法在高频激光脉冲数值计算中,具有滤去虚假的数值振荡的能力,能够较好的模拟固体介质受瞬态激光热源后的热传导过程,具有广泛的应用性。(2)采用时域间断Galerkin有限元方法和基于新几何守恒律...


基于神经网络和遗传算法的Atkinson循环发动机全负荷范围性能优化研究

赵金星, 上海交通大学 发表时间:2013-04-01 博士

...更高的热效率。当Atkinson循环发动机用于混合动力轿车时,其主要工作于高燃油效率区域,从而大大降低了车辆的燃油耗。和原型Otto循环发动机相比,Atkinson循环发动机采用更大的几何压缩比,爆燃倾向增加,需要通过较大地推迟进气门关闭正时(Late Intake Valve Closure,LIVC)来降低有效压缩比以避免爆震。几何压缩比越大则需要的LIVC操作也越大,而全负荷时LIVC操作会降低发动机的有效排量。在设计Atkinson循环发动机时,需要确定一个最佳的儿...


仿生人工骨材料PLA-nHA熔融沉积的数值模拟及实验研究

李敬, 哈尔滨工业大学 发表时间:2016-07-01 硕士

...由于具有很好的力学特性、细胞相容性、骨诱导性及生物可降解性等优点,便于细胞的生长与繁殖而备受关注。但是,采用FDM打印该材料的难点在于聚乳酸(PLA)作为一种热塑性高分子材料容易发生翘曲变形,同时,纳米羟基磷灰石(nHA)作为一种陶瓷材料成型较为困难,从而使得仿生人工骨的打印精度不高。因此,研究PLA-nHA的熔融沉积过程,并优化打印工艺参数,获得高精度的仿生人工骨材料,可以为采用FDM成型技术制备仿生人工骨提供有效的理论依据和实验指导。为此,本文基于FDM成型技术研究了P...


1064nm激光消融生物组织光、热场分布

王亚芬, 上海交通大学 发表时间:2013-01-01 硕士

...与组织之间产生热效应达到消融肿瘤的目的。激光在生物组织中的传输、分布以及激光与生物组织之间的作用效应,是光致生物组织热效应的理论基础,也是选择控制激光治疗参数的重要前提,对生物组织光热响应特性的研究和分析对于激光临床治疗有非要重要的实际意义。由于生物组织与激光之间存在选择性光热作用,1064nm激光对于含水分较多的生物组织吸收效果较好,治疗效果明显,本文仅针对波长为1064nm激光与生物组织之间的相互作用进行分析研究。目前,模拟光在生物组织中的传输问题,大多忽略光的波动特性...


组合热边界下二维梯度板平面稳态温度场分析

杨秋足, 河北工程大学 发表时间:2017-01-03 硕士

...料(2D-FGM)是由两种或多种属性不同的材料混合而成的新型复合材料,它具有良好的耐热隔热、耐磨、耐腐蚀、高强度、抗氧化和热应力缓和等材料性能,被广泛应用于土木工程、机械制造、航空航天、电器制造、生物医学等领域。本文通过对已有的研究成果的分析,基于傅里叶热传导定律,通过热力学第一定律建立固体导热微分方程,为简化计算,2D-FGM板采用指数函数形式的对流换热系数和热导率分布,限定边值问题(上边界为对流换热条件,左右恒温下边绝热边界和三侧恒温的热边界),采用两种方法求解###热...


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