Analysis of the clothing effect in the procedure of cryotherapy using computer simulation

Abstract

В работе обсуждается влияние моделируемой обуви из различных материалов на обеспечение защиты от воздействия криогенного газа, а также рассматриваются локальные изменения теплового потока и температурной кривой по длине кожного покрова объекта криотерапии всего тела (WBC). В работе была рассмотрена и смоделирована защитная обувь (защитный слой) из различных материалов, таких как хлопок, шерсть, кожа и резина. Также было показано, что для более эффективной процедуры WBC необходимо добиться равномерной температурной зависимости по длине исследуемого объекта, поскольку существуют локальные перегибы. Численный анализ в данной работе проводился путем моделирования процесса нестационарного теплообмена через многослойный объект. Моделирование кожного покрова объекта WBC включало такие слои как: эпителий, жировой слой, мышечный слой. Моделирование и решение поставленной задачи осуществлено с использованием метода конечных элементов в специальном программном обеспечении. Для описания биологического тепла было применено уравнение с использованием приближения Пеннса. Криогенный поток газа описывался турбулентной моделью, которая близка к реальности с некоторыми допущениями, однако эта модель позволяет экспериментировать, не причиняя вреда пациенту, для увеличения терапевтического эффекта WBC. Полученные результаты могут быть использованы для наиболее удобного выбора защитной обуви, а также для дальнейшего повышения эффективности и безопасности пациента. Ключевые слова: численный анализ, тепловой поток, температура, криосауна, криотерапевтический эффект, WBC.