人体腿部四层结构的红外热成像有限元分析（英文）

为研究人体红外热成像和体内肿瘤热源的关联,本文构建了包括骨层、肌肉层、脂肪层、皮肤层的人体腿部有限元模型。根据体内温度沿径向分布的特点,给出了各区域内动脉血液灌注热生成率随径向坐标变化的情况,解决了有限元建模中动脉血灌注热生成率随温度变化的非线性问题。进而用有限元方法数值计算了不同尺寸和不同深度的体内肿瘤所带来的温度变化。结果表明:在所研究的肿瘤尺寸范围内,肿瘤尺寸越小,体内温度提升越高,体表的峰值温度越高,体表温度分布半峰宽越窄,温度变化越陡峭。对于特定尺寸的肿瘤,肿瘤越深,体内峰值温度越高,体表的峰值温度越低,体表温度分布半峰宽越宽,温度变化越平缓。     

In_(0.2)Ga_(0.8)As/GaAs单量子阱PL谱温度特性及其机制

测量了不同阱宽In0.2Ga0.8As/GaAs单量子阱的PL谱的峰值波长和荧光谱线半峰全宽随温度的变化。利用Varshni公式对实验峰值波长进行拟合,得到了新的参数。结果表明,无位错应变量子阱带隙仍具有其体材料的特性:荧光谱线半峰全宽随温度升高迅速展宽,这主要归因于声子关联作用增强和激子热离化为自由载流子所致;阱宽越窄荧光峰值能量越高,将其与量子尺寸效应的理论计算结果进行了比较。文中还考察了谱线半峰全宽和阱宽的关系,利用合金无序对这一现象进行了解释。     

激光辐射致热单层薄膜温度响应

用热传导方程计算了在脉宽10ns、波长1.06μm的激光辐射下,TiO_2单层膜的温度场分布.结果表明:膜层的热参数增大,其峰值温度明显降低,而基板热参数变化对膜层温度响应影响很小,温度场分布由电场分布决定,1/4波长薄膜的峰值温度低于半波长薄膜的峰值温度.     

CVD法制备碳纳米管的TG-DTA研究--温度对CVD法制备碳纳米管的影响

基于碳纳米管粗产品中无定形碳和不同直径碳纳米管对氧的反应活性的差异 ,通过差热 -热重 (TG DTA)方法 ,结合透射电镜 (TEM)和X射线衍射 (XRD)的测试结果 ,研究了合成温度对以乙炔气体为碳源 ,用CVD法制备碳纳米管的石墨化程度、碳纳米管直径以及直径分布的影响 .结果表明 :反应中 ,由于催化剂Co/SiO2中活性组分 (Co)微晶随合成温度的升高而增大 ,导致所制备的碳纳米管的直径增大 ,从 2 0～ 30nm (6 5 0℃ )增加到 30～ 5 0nm (75 0℃ ) .碳纳米管的石墨化程度随着反应温度的升高而增加 .XRD实验结果还表明 ,当合成温度从 6 5 0℃增加到 85 0℃时 ,2θ值从 2 5 .8°增加到 2 6 .8°,(0 0 2 )晶面的层间距从 3.45 减小到 3.32 ,即随着合成温度的升高 ,碳纳米管 (0 0 2 )晶面的层间距减小 .通过DTA放热峰的峰温和半峰宽的分析得出 ,无定形碳的放热峰峰温Tp<380℃ ,其含量随着温度的升高而减小 .碳纳米管的DTA放热峰的峰温Tp 随着碳纳米管的直径和石墨化的程度的增加而升高 ,半峰宽随着碳纳米管的直径的分布范围增大而增宽 .低温 (6 5 0℃ )有利于生成直径小且均匀的多层碳纳米管 (2 0～ 30nm) ,而高温 (大于 75 0℃ )则有利于生成直径大的多层碳纳米管 (大于 30～5 0nm) .     

纳米尺寸CdS半导体微晶的光致发光线宽宽化研究

测量了各种温度下玻璃中掺杂纳米尺寸CdS半导体微晶的光致发光光谱,研究了其光致发光带的峰值能量和线宽对温度的依赖关系.考虑CdS微晶的LO声子的相互作用,拟合了其带隙发光带的线宽随温度的变化曲线,获得样品的非均匀线宽.CdS微晶的非均匀线宽主要是由于微晶的尺寸分布引起的.     

第一壁泄漏杂质的分布计算

以数值计算法计算了第一壁冷却剂泄漏氦杂质在等离子体中的分布,氦分布的峰值在SOL(Scrape-ofLayer)区。当要求等离子体中心的氦浓度小于5%时,允许的最大泄漏率N_max约为0.35×10^-3Mol/s,允许的最大裂纹尺寸长约为3.1mm,宽约为0.63mm。影响杂质分布和浓度的主要因素有壁温、等离子体边缘温度、密度和SOL区的温度密度长度。壁温越低、等离子体边缘温度越低、密度越高、温度和密度长度越大,则中心杂质浓度越小,且杂质分布峰值越接近第一壁。     

生物组织血液灌注率的无损测量研究

本文提出了无损测量生物组织血液灌注率的体表绝热法。推导出了体表绝热时生物组织内温度响应的一维解析解。采用二维生物传热模型,分析了生物组织有限厚度、体表有限绝热面积和血液灌注率分布不均匀的影响。对人体组织的血液灌注率进行了测量,实测温度响应与理论预测值吻合。由于利用的只是体表的瞬态温度信息,对生物组织不会造成损伤,也不会干扰生物组织正常的生理状态,整个测量系统也比较简单。     

激光照射有限尺寸高反射光学元件的温度*场

采用格林函数法,考虑径向边界条件和对流热损失,理论上求解了有限尺寸高反射光学元件在激光作用下的热传导方程,获得了样品内的温度场分布。为验证所求解,模拟计算了不同光斑形状和光斑尺寸激光束照射下样品的温升曲线,并与有限元数值计算结果进行了比较,获得了较好的一致性,讨论了此精确物理模型中不同热交换系数对激光束照射下光学薄膜样品温升的影响。结果表明:热交换系数越大,样品内的温度分布越趋于平衡。     

长脉冲激光辐照下环氧树脂的热烧蚀规律

 研究了树脂基复合材料中常用的E-51环氧树脂在ms级脉冲激光辐照下热烧蚀率及质量烧蚀率的变化规律,分析了脉冲激光的辐照时间、峰值功率密度、重复频率以及脉宽对烧蚀率的影响。研究结果表明：随辐照时间的增加热烧蚀率逐渐增大,但辐照一定时间后,热烧蚀率趋于稳定;峰值功率密度的增加能明显提高热烧蚀率,但随峰值功率密度的增加,热烧蚀率的增幅减小直至趋于一定值;热烧蚀率不随脉冲激光重复频率和脉宽的变化而改变,当峰值功率密度一定时,热烧蚀率一定,质量烧蚀率与频率和脉宽成正比。     

聚乙烯/银纳米颗粒复合物的分子动力学模拟研究

通过分子动力学模拟对聚乙烯/银纳米颗粒复合物的结构、极化率和红外光谱、热力学性质、力学特性进行计算, 分析其随模拟温度和银颗粒尺寸的变化规律. 模拟结果表明: 聚乙烯/银纳米颗粒复合物为各向同性的无定形结构, 温度升高可提高银纳米颗粒的分散均匀性; 银纳米颗粒表面多个原子层呈现无定形状态, 并在银颗粒和聚乙烯基体的界面形成电极化层, 界面区域随颗粒尺寸和温度的增加分别减小和增加; 与聚乙烯体系相比, 聚乙烯/银纳米颗粒复合物的极化率高很多, 且随温度的升高和银颗粒尺寸的减小而增大; 银颗粒尺寸直接影响界面电偶极矩的强度和振动频率, 红外光谱峰强度和峰位随颗粒尺寸发生变化; 聚乙烯/银纳米颗粒复合物具有比聚乙烯体系更高的等容热容和与聚乙烯体系相反的负值热压力系数, 热容随颗粒尺寸的变化较小, 但随温度的升高而明显减小, 具有显著的温度效应; 热压力系数随温度的变化较小, 但随颗粒尺寸的增加而减小, 具有明显的尺度效应, 温度稳定性更好; 聚乙烯/银纳米颗粒复合物的力学特性表现出各向同性材料的弹性常数张量, 具有比聚乙烯体系更高的杨氏模量和泊松比, 并且都随温度的升高和银颗粒尺寸的增大而减小, 加入银纳米颗粒可有效改善聚乙烯的力学性质. 关键词： 分子动力学模拟 聚合物纳米复合物 纳米颗粒     

正常和嵌合肿瘤乳腺温度分布特征的有限元分析

基于乳腺解剖学结构和生理学特征,建立了适合应用于正常和嵌合肿瘤乳腺三维热传递的分析模型.该模型综合考虑了乳腺代谢产热、血液灌注和动静脉血管与乳腺组织之间的热交换等因素对温度场的影响.数值研究了正常和嵌合肿瘤乳腺的温度分布特征,着重分析代谢产热、血液灌注率、乳腺肿瘤的大小、位置与数目以及空气对流系数、环境温度等因素对乳腺温度分布的影响.结果表明:血液灌注率、代谢产热、乳腺肿瘤的大小、位置与数目对乳腺温度分布特征的影响明显;环境条件对嵌含肿瘤乳腺的体表温度分布影响较大.研究结果将有助于指导乳腺红外热图像的实验并为其定性分析提供重要的参考.     

LNG球形贮罐绝热计算

分析了贮罐绝热体的传热规律,并建立了模型。通过近似理论计算得到了通过绝热体的传热量;利用计算软件对绝热体内传热过程进行了有限元计算,获得了通过贮罐绝热体的传热量以及绝热体内温度场的分布。以传热量为基准,将近似理论计算与有限元计算结果进行比较,表明有限元计算结果更为准确。     

人体头部体表温度随室内环境温度变化研究

为研究人体头部局部特征部位的散热情况,得到局部特征部位体表温度随环境温度变化规律,选取身体健康、体态标准的青年男女各20名为测试对象并分成男、女两组,根据红外热辐射测温原理对测试对象头部选取5个局部特征部位进行测温、记录。控制空气湿度50%和风速0.15 m·s-1,并以2 ℃幅度逐渐将环境温度从18 ℃升高到32 ℃。发现健康青年女性头部各特征部位体表温度略高于男性;男女受试者头部各特征部位体表温度在一定范围内随环境温度近似正比例变化;运动对头部体表各部分温度影响较小且存在差异。分析结果可应用于人体头部特征部位热流研究并对人体健康状况判断提供参考数据。     

舌模型建构与三维温度场数值模拟初探

舌体的三维温度场的建立可直观反映全舌空间温度的分布情况,能够深层次分析全舌的传热特性。本文选择猪舌为实验研究对象,建构舌体真实血管分布的物理模型为计算机可识别的数字模型,在此基础上用有限元方法对舌体三维温度场的数值模拟做了初步探索。讨论了血管形状分布,血液灌注率,代谢热与生物体三维温度场变化规律的相关性。     

热动力学问题的数值计算

 对含热传导的流体动力学方程组，用有限元方法进行数值求解。采用傅里叶热传导计算热流、用热流连续条件计算单元间接触面的温度、用三角形传热法计算体单元表面的热流，考虑各向同性弹塑性流体材料模型、三项式物态方程和导热系数与状态的相关性，给出了傅里叶热传导、接触传热、热应力应变效应、以及混合物冲击压缩特性等算例。对混合物冲击温度的数值模拟表明，小颗粒混合物在冲击压缩过程中，颗粒间的温度有差别、稍有波动，并随时间趋向于一致，以至热平衡。     

Finite difference modelling of the temperature rise in non-linear medical ultrasound fields

Non-linear propagation of ultrasound can lead to increased heat generation in medical diagnostic imaging due to the preferential absorption of harmonics of the original frequency. A numerical model has been developed and tested that is capable of predicting the temperature rise due to a high amplitude ultrasound field. The acoustic field is modelled using a numerical solution to the Khokhlov-Zabolotskaya-Kuznetsov (KZK) equation, known as the Bergen Code, which is implemented in cylindrical symmetric form. A finite difference representation of the thermal equations is used to calculate the resulting temperature rises. The model allows for the inclusion of a number of layers of tissue with different acoustic and thermal properties and accounts for the effects of non-linear propagation, direct heating by the transducer, thermal diffusion and perfusion in different tissues. The effect of temperature-dependent skin perfusion and variation in background temperature between the skin and deeper layers of the body are included. The model has been tested against analytic solutions for simple configurations and then used to estimate temperature rises in realistic obstetric situations. A pulsed 3 MHz transducer operating with an average acoustic power of 200 mW leads to a maximum steady state temperature rise inside the foetus of 1.25 degrees C compared with a 0.6 degree C rise for the same transmitted power under linear propagation conditions. The largest temperature rise occurs at the skin surface, with the temperature rise at the foetus limited to less than 2 degrees C for the range of conditions considered.     

滴状冷凝过程液滴自由表面温度场分析

对于滴状冷凝过程及其传热强化机理, 一般通过分析冷凝壁面上液滴分布和运动规律进行研究, 并且将单个液滴视为稳定的个体, 很少涉及液滴内部运动特征. 本文通过红外热像仪观测了纯蒸气滴状冷凝过程中, 液滴运动时自由表面温度场的演化过程. 发现在疏水壁面上, 液滴由于合并或脱落而发生移动过程中, 其自由表面温度先降低, 而后升高并高于移动前温度. 通过分析疏水表面上液滴移动过程的物理模型, 认为液滴移动时表面液膜发生履带式滚动现象, 或者发生液滴内部与自由表面附近的液体间形成对流和掺混现象. 对液滴运动时表面温度演变规律的分析表明: 触发液滴表面发生持续冷凝可能需要克服一个临界过冷度, 当气液间温差超过该临界值时才诱发冷凝; 液滴合并或脱落等整体运动过程, 导致了液滴内部的运动特征, 并促进了较大尺寸液滴表面发生直接冷凝, 这为强化冷凝传热的研究提供新的思路.     

测量组织局部血液灌注率的表面热干扰法

1日u云去正常的血液灌注是机体组织重要的生理要素之一，组织所需的氧、营养和药物靠灌注的血液来运输供应。心肌缺血（即冠心病）是当前困扰人们的发病率高的严重疾病之一。脑对血液的供应则更是敏感，脑血管的局部栓塞将导致局部脑组织缺血甚至坏死。因此，组织灌注状况的检测不仅对于生理和病理研究是重要的，对临床医学也是十分重要的。事实上，某些非缺血性疾病的治疗（例如癌瘤的热疗）过程也直接或间接地涉及到组织的灌注率。寻求一种测量组织灌注率的方法一直是人们孜孜以求的。近年来，各种测量方法的研究已有相当的发展山，其中热…     

光弹材料载荷过程中红外辐射特征机理的计算分析

基于材料的热力学关系和能量守恒定律,给出弹性体形变过程中红外辐射温度改变量和辐出度变化的物理计算方程.并结合有限元方法进行物理建模,对光弹材料三点弯载荷实验过程中的红外辐射出射度的分布进行数值计算和模拟.结果与实验结果吻合较好,表明模型及其相关理论是合理的,可以用来量化揭示实验中的红外辐射特征.从而得到一种能够利用计算机量化分析固体材料载荷过程中红外辐射特征机理的计算方法.     

空间相机电控机箱的热设计及仿真分析

为了保证空间相机电控机箱在轨运行期间的工作温度满足使用要求,根据电控机箱的结构特点和导热路径,对电控机箱内部大功耗电子元器件进行了详细热控设计,解决了某些电子元器件发热量大、导热路径较长的问题。以某个典型元器件为例,进行了散热效果估算。最后应用有限元分析软件IDEAS-TMG建立了详细的电控机箱热分析有限元模型,根据电控机箱所处温度边界条件进行了稳态仿真分析,给出了电控机箱整体的热响应性能、印制线路板（PCB）及板上大功耗电子元器件的稳态温度分布云图,结果显示,PCB的温度为40.6～51.1℃,板上大功耗电子元器件的结温为46.3～62.5℃,均满足热控设计的指标要求。热分析结果表明电控机箱热设计合理可行,能够满足使用要求。