生物传热学学习教案.pptx

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1、会计学1生物生物(shngw)传热学传热学第一页，共36页。2022-5-23 New?What? Why? When? Where?第1页/共36页第二页，共36页。2022-5-23 现代科学技术突飞猛进，传热学的工程应用研究已跨越传统的能源动力，工艺过程节能的范畴，在材料的制备和加工、航天技术的发展、信息器件的温控、生物技术、医学、环境净化与生态维护、以及农业工程化、军备(jnbi)现代化等不同领域都有所牵涉。 New?最新研究最新研究(ynji)动态动态 第2页/共36页第三页，共36页。2022-5-23一、生物医学传热一、生物医学传热 ；二、微细尺度传热学二、微细尺度传热学 ；三、

2、现代电子器件三、现代电子器件(din z q jin)(din z q jin)冷却方法冷却方法 ；四、多相流的传热传质四、多相流的传热传质 ；五、多孔介质传热传质的研究五、多孔介质传热传质的研究 第3页/共36页第四页，共36页。2022-5-23 生命体具有生命自律的“活力”，是一个开放系统，离不开同赖以生存的环境进行物质能量的交换，而且这种特殊体中不仅有生理因素，还有各种感觉器官(gnjuqgun)造成心理上随机性的动态反应，这些都与中医理论体系相关，由此决定了活体运输过程本质的非定常性。对于这些有生命的生物体中的能量与物质的传输，国际上应运而生了一门新兴的交叉学科“生物传热学”。第4页

3、/共36页第五页，共36页。2022-5-23 生物传热学研究的是生物体内传热传质规律.其研究内容涉及对人体器官，系统(xtng)正常和异常热生理过程的解释和阐明，并应用复杂而精确的数学模型对其进行描述。它是生物、医学与传热学等学科的交叉，是正在蓬勃发展中的学科。其研究内容涉及到从细胞、亚细胞层次到组织、器官直至整个生物个体内的热质传输现象。第5页/共36页第六页，共36页。2022-5-23其主要方向包括： 对各种生命层次上热参数的测量并建立相应的测试仪器； 对在传热、传质过程(guchng)中具有重要意义的物性参数的测定； 对人体器官、系统的正常和异常热生理过程(guchng)的解释和阐明

4、，并应用复杂而精确的数学模型对其进行描述； 对各种热物理因子作用于人体及各种生物材料时产生的热学效应的研究； 热物理学应用于医疗实践等。它已成为横跨诸多领域的最新的学科生长点之一，是当今学术界竞相关注的前沿。第6页/共36页第七页，共36页。2022-5-23 半个世纪以来生物医学传热学的研究经历半个世纪以来生物医学传热学的研究经历(jngl)(jngl)几个大的飞跃，它们集中体现在新的生物热现象的发现几个大的飞跃，它们集中体现在新的生物热现象的发现、物性测试方法的突破、新模型的建立以及医学热科学、物性测试方法的突破、新模型的建立以及医学热科学应用领域的拓宽等四个方面，然而由于问题研究的复杂应

5、用领域的拓宽等四个方面，然而由于问题研究的复杂性，许多工作远未完善，但就热物性测试而言，迄今为性，许多工作远未完善，但就热物性测试而言，迄今为止，还没有任何一种方法能够同时测定热物性参数如热止，还没有任何一种方法能够同时测定热物性参数如热导率导率K K、热扩散率、热扩散率、血液灌注率、血液灌注率WbWb和代谢热产率和代谢热产率qmqm，更不用说测定时考虑这些物性系数随空间的变化了。更不用说测定时考虑这些物性系数随空间的变化了。Why ? 条件条件(tiojin)和目的和目的第7页/共36页第八页，共36页。2022-5-23 无创检测更难，而且无创检测更难，而且(r qi)(r qi)许多情况

6、下这些许多情况下这些参数还受温度场（当地温度值、温度变化率等）的参数还受温度场（当地温度值、温度变化率等）的影响，要反映这些物性的温度、空间依赖特性，必影响，要反映这些物性的温度、空间依赖特性，必须在传统方法之外寻求新途径。在生物医学应用方须在传统方法之外寻求新途径。在生物医学应用方面，应发展常热物性与变热物性情况下的无损的温面，应发展常热物性与变热物性情况下的无损的温度预示技术，尤其要发展在未知全部热物性的情况度预示技术，尤其要发展在未知全部热物性的情况下，只需测量体表温度就能同时重构生物体一维、下，只需测量体表温度就能同时重构生物体一维、二维乃至三维温度场和物性长的无创技术，并力求二维乃至

7、三维温度场和物性长的无创技术，并力求实时预测瞬变过程。此外，在实验中发现的许多物实时预测瞬变过程。此外，在实验中发现的许多物热现象的物理本质尚待深入揭示；临床热科学的应热现象的物理本质尚待深入揭示；临床热科学的应用领域应进一步拓宽；应进一步开展在理论指导下用领域应进一步拓宽；应进一步开展在理论指导下开发新型热医（理）疗器械的工作。开发新型热医（理）疗器械的工作。Why ? 条件条件(tiojin)和目的和目的第8页/共36页第九页，共36页。2022-5-23 多孔介质是指内部含有许多空隙的固体材料。这些空隙大多数是相互连通的，在这些空隙中可以充有液体或气体或气液两相。从总体上来看，多孔介质是

8、多相介质共存的一种组合系统。若从任一相来看，其它(qt)相就弥散在其中，故又称多孔介质为弥散介质。另外，由于空隙的联通性，可使处于多孔介质一端的流体，经空隙渗流到多孔介质的另一端，故又称为渗透性介质。 第9页/共36页第十页，共36页。2022-5-23（1）众多学科交叉性质，涉及诸如渗流(shn li)原理、毛细流理论、流体力学理论、扩散理论、相变机理和热力学原理等众多机理，求解过程还与数理方程、数值方法等数学科学紧密相联。 （2）经过半个世纪，特别是近二十年来的发展，该学科已经具备了相当的基础，但其研究成果多分散于不同的应用领域，研究目的和研究内容因应用领域不同而在多孔介质的物理过程的性质

9、研究方面各有侧重。 第10页/共36页第十一页，共36页。2022-5-23在地下水文和石油开采中，关心的是多孔介质体中的液相流动规律；多孔介质干燥研究的重点在于水分的迁徙与蒸发；高温(gown)元件的冷却既注重传热又注重传质；对于化工填充床的研究不仅涉及气、液、固相之间的传热传质，而且要涉及化学反应过程。 （3）无论从理论探讨还是从实际应用出发，多孔介质本身的不均匀性和随机性，构成了多孔介质传递现象和传递机理相互影响的错综复杂性，这给理论探讨和实验研究带来不少困难，必然给该学科的研究抹上经验主义色彩。 第11页/共36页第十二页，共36页。2022-5-23第一章第一章 概概 论论 1.1

10、1.1 导导 言言 1.2 1.2 当前生物传热学的若干当前生物传热学的若干(rugn)(rugn)重要研究方向和课题重要研究方向和课题 1.2.1 1.2.1 生物传热学的学科背景生物传热学的学科背景定量化研究是生物科学技术进步的重要标志定量化研究是生物科学技术进步的重要标志第12页/共36页第十三页，共36页。2022-5-23第13页/共36页第十四页，共36页。2022-5-23第14页/共36页第十五页，共36页。2022-5-23Analysis 分析分析(fnx) 第15页/共36页第十六页，共36页。2022-5-23When ? 历史历史(lsh)第16页/共36页第十七页，

11、共36页。2022-5-23When ? 历史历史(lsh)第17页/共36页第十八页，共36页。2022-5-23第18页/共36页第十九页，共36页。2022-5-23 Wulff Wulff模型应用体积模型应用体积(tj)(tj)平均血流率的平均血流率的DacyDacy定律定律导出血流项，将人体组织看作是多孔介质，把整导出血流项，将人体组织看作是多孔介质，把整个系统当作两相流系统。个系统当作两相流系统。 Wissler Wissler提出了更加周密的模型，不仅考虑热提出了更加周密的模型，不仅考虑热平衡，而且计及物质平衡。平衡，而且计及物质平衡。 第19页/共36页第二十页，共36页。20

12、22-5-23 第20页/共36页第二十一页，共36页。2022-5-23第21页/共36页第二十二页，共36页。2022-5-23第22页/共36页第二十三页，共36页。2022-5-23第23页/共36页第二十四页，共36页。2022-5-23第24页/共36页第二十五页，共36页。2022-5-23第25页/共36页第二十六页，共36页。2022-5-23半个世纪以来生物传热学历经几个半个世纪以来生物传热学历经几个(j )(j )大大的飞跃：的飞跃：1 1、新的生物热现象的发现；、新的生物热现象的发现；2 2、生物物性测试方法的突破；、生物物性测试方法的突破；3 3、新生物传热模型的建立

13、；、新生物传热模型的建立；4 4、医学热科学应用领域的拓宽。、医学热科学应用领域的拓宽。（六）、生物传热学研究（六）、生物传热学研究(ynji)的一些新进展的一些新进展第26页/共36页第二十七页，共36页。2022-5-23第27页/共36页第二十八页，共36页。2022-5-23第28页/共36页第二十九页，共36页。2022-5-23第29页/共36页第三十页，共36页。2022-5-23第30页/共36页第三十一页，共36页。2022-5-23第31页/共36页第三十二页，共36页。2022-5-23第32页/共36页第三十三页，共36页。2022-5-23来的作品。第33页/共36页第三十四页，共36页。2022-5-23第34页/共36页第三十五页，共36页。2022-5-23谢谢 谢谢Thank you第35页/共36页第三十六页，共36页。