Numerical modelling of bio-heat transfer using the boundary element method

• Autorzy: Majchrzak E.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie numeryczne przepływu bio-ciepła za pomocą metody elementów brzegowych

• Konferencja: Mini-Conference on "The Boundary Element Method - Present State and Perspectives" (11.12.1997; Gliwice, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Numerical models of heat transfer processes proceeding in a biological tissue subjected to a strong external thermal interaction are discussed. In this case one can consider diametrically different phenomena; such as burns resulting from thermal contact of the skin with an external heat source, or the freezing process of biological tissue used in cryosurgery. From the mathematical point of view these processes belong to the group of boundary-initial problems described by the diffusion equation and adequate boundary-initial conditions. At the stage of numerical realization the boundary element method can be applied and such an approach is discussed in this paper.

PL

W pracy przedstawiono opisy matematyczne i modele numeryczne procesów cieplnych zachodzących w tkance biologicznej poddanej silnym termicznym oddziaływaniom zewnętrznym. Można tu rozpatrywać skrajnie różne zjawiska, takie jak oparzenia wynikające z kontaktu skóry z zewnętrznym źródłem ciepła, lub też proces zamrażania tkanki w czasie zabiegu kriochirurgicznego. Z matematycznego punktu widzenia procesy te należą do grupy zadań brzegowo-początkowych opisanych równaniami dyfuzji i odpowiednimi warunkami jednoznaczności. Na etapie realizacji numerycznej można wykorzystać metodę elementów brzegowych i takie właśnie podejście jest prezentowane w niniejszej pracy.

Słowa kluczowe

EN

boundary element method; bio-heat transfer; numerical simulation

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 1998
• Tom: nr 2
• Strony: 437--455
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Majchrzak E.

• Department for Strength of Materials and Computational Mechanics Silesian Technical University

Bibliografia

• 1. BREBB1A C.A., TELLES J.C.F., WROBEL L.C.. 1984, Boundary Element Techniques, Springer-Verlag, Berlin and New York.
• 2. BRINCK H., WERNER J., 1994, Estimation of the Thermal Effect of Blood Flow in a Branching Contercurrent Network Using a Three-Dimensional Vascular Model, J. of Mechanical Engineering, 116, 324-330.
• 3. BUDMAN H., SHITZER A., DAYAN J., 1995, Analysis of the Inverse Problem of Freezing and Thawing of a Binary Solution During Cryosurgical Processes. J. of Biomechanical Engineering, 117, 193-202.
• 4 CODY W.J., THACHER H.C. Ja, 1968, Rational Chebyshev Approximations for Exponential Integral Ei(.r), Mathematics J. Computations, 22, 103, 641-649.
• 5. COMINI G., DEL GIUDICE L., 1976, Thermal Aspects of Cryosurgery, J of H and M. Transfer, 543-549.
• 6. IDELSOHN S.R., STORTI M.A.. CRIVELLI L.A., 1994, Numerical Methods in Phase Change Problems, Archives of Computational Methods in Engineering. 1, 49-74.
• 7. KAPUSTA A., MOCHNACKI B., 1988, The Analysis of Heat Transfer Processes in the Cylindrical Continuous Casting, Bull. of the Pol. Ac. of Sc., 36, 5-6. 309-320.
• 8. MAJCHRZAK E., 1991, Application of the BEM in Numerical Modelling of Foundry Processes, Publ. of the Sil. Techn. Univ.. Mechanics, Gliwice, (in Polish).
• 9. MOCHNACKI B., MAJCHRZAK E., KAPUSTA A., 1991, Numerical Model of Heat Transfer Processes in Solidifying and Cooling Steel Ingot, Computational Modelling of Free and Moving Boundary Problems, Heat Transfer, 2, Edit. Comp. Mech. Publ., de Gruyer, 177-189.
• 10. MOCHNACKI B., SUCHY J.S., EDIT. 1995, Numerical Methods in Computations of Foundry Processes, (Chapter 7, Boundary Element Method - written by E.Majchrzak), Polish Foundry men's Technical Association, Cracow.
• 11. ROCEAS J., BEAGEA A., CIMENT M., 1979, The Alternating Phase Truncation Method for a Stefan Problem. SIAM Journal of Numerical Analysis, 16, 562-587.
• 12. TOAVI D.A., DALE J.D., 1994, A Finite Element Model of Skin Subjected to a Flash Fire, J. of Mechanical Engineering, 116, 250-255.
• 13. VOLLER V.R. 1991, Recent Developments in the Modelling of Solidification Processes, Computational Modelling, CML Publications, Southampton Boston. 2, 3-21.