14365

14365

مطالعه عددي توزيع دما در بافت تومور با در نظرگيري آن به عنوان محيط متخلخل به روش گرماافزايي با استفاده از نانو ذرات مغناطيسي به روش شبكه Lattice-Boltzmann

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

اسفندماه 1393

اسفندماه 1393

دكتر نويدبخش

مكانيك

چكيده يكي از روش‌هاي تخريب تومورهاي جامد، گرم كردن مي‌باشد. در اين حالت سلول‌هاي سرطاني در يك محدوده‌ي دمايي خارج از محدوده‌ي طبيعي دماي بدن، 42-37 درجه سانتي‌گراد، قرار مي‌گيرند. اين كار در برخي موارد سبب نكروز شدن و در برخي ديگر سبب ضعيف شدن سلول‌هاي سرطاني مي‌شود. انواع مختلفي روش گرمادهي وجود دارد، كه گرمادهي با استفاده از سوسپانسيون سيال و نانوذرات سوپرپارامغناطيس يكي از جديدترين و كاربردي‌ترين روش در اين ميان است. سعي بر آن بوده كه در اين پايان نامه انتقال حرارت در بافت بدن به روش Lattice Boltzmann مورد بررسي قرار گيرد. روش Lattice Boltzmann بر مبناي انرژي جنبشي استوار بوده و مدلي از برخورد ذرات مجازي بر روي يك شبكه منظم مي باشند. اين روش مزايايي بر حل متعارف ناوير استوكس دارد كه مي توان از شكل ساده‌تر معادلات، صريح بودن معادلات و عدم نياز به تكرار، درنتيجه سرعت بيشتر حل، امكان پردازش موازي و ... نام برد. البته در مورد شرايط مرزي و واحدهاي به كار رفته در معادله بايد دقت كافي صورت گيرد. در اين مطالعه ابتدا شبيه‌سازي عددي به روش بولتزمن بر روي معادله پنه، يكي از پركاربردترين معادلات انتقال حرارت درون بدن، صورت گرفت. اين شبيه‌سازي نتايج خوبي را در مقايسه با نتايج تحليلي حل اين معادله نشان مي‌دهد. براي دقيق‌تر شدن نتايج حاصل، دو معادله مجزا براي دماي بافت و دماي جريان خون در نظر گرفته شد. بافت بدن به صورت محيط متخلخل وارد معادلات گرديد و توزيع دما در ميزان تخلخل متفاوت بررسي گرديد. ديگر عامل مهم در توزيع دما قطر و اندازه رگ‌هاي خوني بافت و در نتيجه سرعت جريان خون مي باشد. به دليل درنظر گرفتن شرط تعادل گرمايي در حالت تك معادله‌اي، نتايج حاصل از حالت تك معادله‌اي و دو معادله‌اي، با افزايش سرعت دچار اختلاف مي‌گردند. توزيع دما در سرعت‌هاي متفاوت و ميزان تخلخل متفاوت به دست آمد كه نتايج همخواني خوبي با نتايج روش ناوير-استوكس را نشان مي‌دهند. واژه‌هاي كليدي: هايپرترمي، انتقال حرارت، محيط متخلخل، بولتزمن