Approximate lumped parameter model for bioheat equation
Bioısı transferi denkleminin toplu parametre yöntemi ile modellenmesi
- Tez No: 831971
- Danışmanlar: PROF. DR. HAKAN ERTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Makine Mühendisliği, Engineering Sciences, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
İnsan vücudundaki çeşitli sistemlerin analizi de dahil olmak üzere, literatürdeki birçok modelleme çalışmasında kolay uygulanabilirlik yönüyle toplu parametre yöntemi tercih edilir. Ancak, termal dirençler ısı üretimi olan sistemlerde kullanılmadığından, biyoısı transferi modellenmesinde bu yönteminin kullanımı oldukça sınırlıdır. Bu çalışma toplu parametre modellerinin insan vücudundaki biyoısı transferini incelemek için de kullanılabileceğini göstermektedir. Bu amaçla kol, bacak ve kafa modellenerek ve bu bölümlerdeki dokuların sıcaklıkları analitik çözüm, numerik çözüm ve toplu parametre yöntemi kullanılarak belirlenmiştir. Modeller hem dinlenme hem de egzersiz koşulları altında incelenmiştir. Kol, bacak ve başı temsil etmek için sırasıyla 4 katmanlı silindirik ve küresel modeller kullanılmış, bu modeller kan akışı, konveksiyon, radyasyon ve terlemenin etkilerini içerecek şekilde geliştirilmiştir. Analitik yöntem, numerik yöntem ve toplu parametre yöntemi ile elde edilen sonuçlar karşılaştırıldığında dinlenme sırasında kol ve bacak için maksimum hata 0,4°C olarak belirlenmiş olup, egzersiz sırasında ise bu değer 1°C olarak hesaplanmıştır. Baş için hesaplanan hata ise 1,5°C'yi geçmemiştir. Maksimum hatanın gözlendiği dokular kol/bacak ve kafa için sırasıyla yağ ve kemik dokusudur. Deri ve çekirdek vücut sıcaklıkları için bu değer çok daha düşüktür. Yapılan analizlerde, kan akışı, terleme, radyasyon ve konveksiyon gibi farklı sıcaklık dengeleyici sistemlerin etkileri de incelenmiş, kan akışının etkisinin bütün dokularda çok baskın olduğu, ancak diğer mekanizmaların en dıştaki katmanlarda daha etkili olduğu gözlenmiştir. Toplu parametre yöntemi, ileride atımlı kan akışını ve zamana bağlı değişiklikleri de içeren daha karmaşık modellerin incelenmesinde de kullanılabilir. Bu gibi karmaşık sistemler düşünüldüğünde toplu parametre yönteminin analitik ve numerik çözümlerden daha pratik ve avantajlı olduğu söylenebilir.
Özet (Çeviri)
Lumped parameter modeling is a good alternative for analytical and numerical models, providing simple, and accurate results in many applications, including analysis of biological systems in the human body. However, the use of lumped parameter models in the bioheat transfer is very limited, as the thermal resistances are only valid for systems with no heat generation and biological tissues often have metabolic heat production. This study shows that the lumped parameter models can be used for examining the bioheat transfer in the human body. For this purpose, the arms, legs, and head were modeled and temperatures of the tissues within these body parts are determined by using analytical, numerical, and lumped parameter modeling. The models are examined for resting and exercise conditions. 4-layered cylindrical and spherical models are used for representing the limbs and the head, respectively. These models include the blood flow, convection, radiation, and perspiration. Comparison of the results obtained with analytical, numerical, and lumped parameter methods showed that the deviations between the results of different methods are not significant. Maximum error for the limbs during rest is determined as 0.4°C, and it is not more than 1°C, during exercise. The error for the head is slightly higher but does not exceed 1.5°C. Maximum deviations are observed at the fat and bone tissue for limbs and head, respectively. The errors for skin and core are much lower. Furthermore, the effects of thermoregulatory systems such as blood flow, sweating, radiation, and convection are also examined throughout the analysis. It is observed that the effect of blood flow is very dominant at the core, but other mechanisms are more effective at the outermost layers than the core instead. Lumped parameter method will be more useful when more complex systems with pulsating blood flow and transient changes are considered.
Benzer Tezler
- Çimentonun sertleşmesi üzerinde kimyasal komponentlerin etkisi
Başlık çevirisi yok
NACİYE TÜRKEL
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA CEBE
- Dokuma kumaşlarda örgü tipinin ham kumaşın boyutları ve geometrik özellikleri üzerindeki etkilerinin araştırılması
Başlık çevirisi yok
EMEL ÖNDER
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNGÖR BAŞER
- Tekstil boyamacılığında atık flottede boyama imkanları üzerine araştırma
Başlık çevirisi yok
MEHMET YAKARTEPE
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. KERİM DURAN
- Purification of bacteriorhodopsin from halobacterium halobium and reconstitution studies in liposomes
Başlık çevirisi yok
M.BAKER ZABUT
Yüksek Lisans
İngilizce
1987
BiyokimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyokimya Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MERAL YÜCEL
- Pamuk ipliklerinde istatiksel bir hata analiz yönteminin geliştirilmesi üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
AYŞE KARAKOR
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNGÖR BAŞER
- Süte katılan sodanın beyaz peynirin teknolojisine ve kalitesine etkileri üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
CANSEN SEVİM
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiSüt Teknolojisi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERGİN OKTAR