高强度聚焦超声换能器温度场的数值仿真

相控阵高强度聚焦超声换能器可以通过换能器上不同阵元发射超声波的时间不同来实现变焦、多焦点。该论文应用Westervelt方程的近似式,结合Pennes热传导方程,以人体乳房为例,FDTD(finite difference time domain)仿真对比研究平面阵列相控聚焦换能器与曲面阵列相控聚焦换能器形成温度场的特性,同时数值仿真研究不同占空比的正弦激励函数、不同治疗频率、声强对曲面阵列相控聚焦换能器超声温度场的影响。研究结果表明曲面阵列相控聚焦换能器能有效地减少皮肤处的温升,对皮肤的伤害较小;对于曲面阵列相控聚焦换能器,不同占空比的正弦激励函数形成的可治疗区域(60℃以上)大小差别不大,但最高温度不同;随着频率升高,形成的可治疗区域体积减小;随着输入声强的增大,可治疗区域变大,但焦距不变。     

肿瘤微波热消融有效毁损区域温度场分布的仿真研究

本研究针对微波热消融肿瘤治疗过程中温度分布实时监测的核心问题,利用计算机模拟生物组织温度场分布,提出了基于有限元的微波消融温度场仿真方法。分别仿真了微波发射功率、作用时间及生物组织热物性参数对温度场分布的影响。研究结果表明:功率增大25%,毁损区温度平均升高20%;功率增大50%,温度升高40%;功率增大75%,温度升高60%。作用时间延长,温度场分布基本不变,但有效毁损体积增大,时间延长2倍可使毁损体积增大150%。导热系数对热疗远场区热能的扩散产生作用。经验证发现仿真结果与实验结果误差较小,证明了仿真方法的准确性。研究结果对于通过微波消融术前模拟来确定合适的发射功率和作用时间,以及制订合理的手术计划有重要的参考价值。     

两种不同聚焦超声源对生物媒质加热作用的比较

计算了凹球面自聚焦超声源和聚焦高斯超声源在生物媒质中产生的声场及温度场,并对其主要特征进行了分析。比较了不同条件下此两种聚焦超声源用于热疗时的有效治疗区及声焦点处的升温快慢,揭示了它们对生物组织加热作用的差异,证实最大温升主要取决于最大声吸收率。     

生物质发酵产热-小型温室棚联用对春冬季烟苗生长温度调控的数值研究

小型温室棚作为农业生产的重要设施,可为农作物创造一个温度适宜的、受保护的生长空间,保证作物正常生长、促进作物早熟。以确保重庆地区春冬季烟苗正常发育、维持温室内适宜的土壤温度为导向,对温室棚内温度进行了试验和数值模拟,探究了温室棚内温度分布规律,并在此基础上分析生物质发酵产热对温室棚内土壤温度场的影响。结果表明：试验中埋设稻壳的温室棚内土壤温度平均提高3.5℃且温室棚中平均温度低于10℃的天数明显减少。埋设稻壳的温室棚中烟苗茎高和叶片数增长值最大,平均茎高从移栽时的7.8 cm增长到了12 cm,叶片数从平均5片增长到了11片,均大于未埋设稻壳试验组,这表明土壤中埋设稻壳有助于烟草的生长发育。数值研究表明温室棚内不同深度的土壤层温度变化状况一致,均呈现先降低后升高再降低的趋势。地温随土壤深度的增加而降低,地表下10 cm、20 cm的土壤层区域温度高于10.6℃、8℃,有利于烟苗在低温环境下正常生长。且土壤温度存在一定的昼夜温差,更利于烟苗发育。埋设稻壳的温室土壤层温度变化趋势与未埋设稻壳的温室一致,但其土壤层平均温度、最低温度至最高温度以及昼夜温差分别升高了2.3℃、1.1—5.5℃、...     

电子化温针灸温度场的有限元分析

本文设计了以微型加热装置为核心并辅以电热软膜的电子化温针灸.为了比较电子化温针灸与传统温针灸的温热性质,通过ANSYS软件对传统温针灸及电子化温针灸的温度场进行建模仿真.分析比较得出:在一定的条件下电子化温针灸的温度场与传统温针灸的温度场基本一致.这为电子化温针灸的进一步改进提供了理论依据.     

玉龙雪山地区地表三维温度场时空变化分析

玉龙雪山属于海洋型冰川,对全球气候变化敏感,具有重要的生态研究价值。为了获取玉龙雪山地区的地表温度变化情况,提出了一种基于地表三维温度场的定量分析方法。首先,采用高分辨率立体测绘卫星影像构建数字表面模型,作为三维底图参考,并利用多时序热红外卫星影像数据反演地表温度场模型,提供地表温度变化依据;然后,在统一参考坐标系下将数字表面模型和多时序地表温度场模型套合,准确地分析地表温度时空变化情况。试验利用1987年至2018年间同一季节的Landsat卫星遥感影像反演地表温度,结合资源三号卫星立体影像构建的数字表面模型,并采用四阶温度区间分析多时序范围内玉龙雪山地区的地表温度变化情况。试验结果表明玉龙雪山低温区和次低温区面积逐渐减小,减小速度分别为2.096 km²/a和2.662 km²/a,中温区和暖温区面积逐渐增大,增大速度分别为2.902 km²/a和1.703km²/a,玉龙雪山地区的地表温度呈现整体上升的趋势,为全球生态环境变化提供参考。     

基于有限元方法的角膜组织热分析研究

生物医学与虚拟现实技术、计算机仿真技术的结合是现代科学与技术的一个重要发展趋势。为了解决角膜热成形术中的预测性及可控制性问题,本文针对角膜的特性进行医学虚拟研究,分析其变形机理;利用有限元方法,模拟了激光作用于眼角膜时的温度场分布情况,给出了不同参数下的激光作用时角膜的温度场分布曲线和穿透深度的比较;仿真结果表明,激光能量对角膜组织穿透深度影响很大,为角膜热成形术的研究提供了定性的基础,在减少实验费用、提高手术的预测性方面有非常重要的价值。     

典型河谷型城市春季温湿场特征及其生态环境效应

快速的城市化对城市气候要素产生了重要的影响,城市温度场、湿度场的分布格局和结构特征强烈的影响着城市生态系统的物流、能流,产生了一系列生态环境效应.应用城市气候流动观测、定点观测、GIS空间分析和遥感反演等方法,模拟分析了典型河谷型城市——兰州市的春季温湿场特征和演变规律,结果表明:一日中14:30和20:30温度场的分布格局较为类似,高值区主要位于火车站、第二热电厂、五里铺十字、盘旋路围成的高惯高耗区域;8:30温度场的热中心位于西关十字至胜利宾馆开发程度较高的商贸区附近;一日中8:30和20:30的湿度场分布格局较为相似,湿度场强度较大的区域主要位于城区北部的徐家山森林公园、雁滩村、高滩村等开发程度较弱的绿地区和低惯低耗区,高湿度区分布与高植被覆盖率区域基本一致.利用景观生态学理论,热场空间分布结合NDVI分布,进行了热力景观空间格局分析和热力景观类型的划分,城区不同热力景观格局的形成与能耗、人口、建筑、下垫面类型之间存在显著的因果关系,NDVI＞0.5的区域对应湿度场强度高值区、热场强度低值区.利用城、郊气象站观测数据,分析了近50年城区热岛效应和干岛效应强度的变化规律,近50年城区热岛强度和干岛强度呈现逐渐增强的趋势,热岛强度的线性趋势达到0.31℃/10a,干岛强度的线性趋势达到-2.1％/10a,20世纪70年代之后急剧增强.城市热岛强度和干岛强度作为人类活动对城市生态系统影响的一种量度,与各时段城市化发展水平、城市建设规模、城市下垫面性质的改变等因素是密切联系的.