Программное обеспечение математического моделирования объекта криотерапевтического воздействия, страница 3

Сумма теплопритоков к элементарному участку, отнесённая к его массе, позволяет рассчитать изменение теплосодержания элементарного участка. После выполнения расчётов производится операция присваивания, по которой величина теплопритока от предстоящей точки ( ) приравнивается только что вычисленному значению теплопритока от последующей точки. Таким образом, сокращается объём вычислений и соблюдается тепловой баланс, т.к. на следующем шаге по координате тепловой поток от предстоящей точки повторно не вычисляется. Многократное повторение описанного алгоритма вычислений позволяет рассчитать значение массива энтальпий , которые определяют новое энергетическое состояние моделирующего объекта. По значениям энтальпий производится вычисление новых температур узловых точек. Для этого программа определяет, в какой из возможных фаз находится в данный момент вещество элементарного участка. Если энтальпия элементарного участка меньше энтальпии начала дефростации, температура элементарной точки вычисляется по значению энтальпии. В том случае, когда энтальпия элементарной точки больше энтальпии начала дефростации, но меньше чем энтальпия вещества в размороженном состоянии, температура элементарной точки считается равной температуре плавления вещества. В третьем случае, когда вещество находится в расплавленном состоянии, температура является функцией от энтальпии. Полученные при выполнении подпрограммы PACIENT0 новые значения энтальпий температур передаются во внешний программный модуль и обеспечивают выполнение численного эксперимента. Базовый блок PACIENT0 пригоден для использования во всех экспериментах, в которых участвует объект криотерапевтического воздействия.

Как видно из приведённого описания, этот программный продукт имеет постоянные свойства, которые задаются модулями BIOCONST,BIO_NSS и BIOSTART. Таким образом, при постоянстве введённых из внешнего программного модуля стартовых данных, свойства моделируемого объекта во всех случаях будут идентичны, что обеспечивает повышенный уровень достоверности численных исследований.

При моделировании процессов, протекающих в криотерапевтических установках, в ряде случаев необходимо имитировать наличие на части тела пациента защитной одежды. В этом случае структура моделируемого объекта усложняется, и необходимо математически описать наличие на поверхности тела дополнительного теплоизолирующего слоя. Для того, чтобы работать с такого рода элементами, в модуле BIOTEXTпредусмотрены две дополнительные подпрограммы - BIO_NSSN и BIOSTARTN, которые задают внутри целочисленного массива NSS группу ячеек, имитирующих присутствие теплоизолирующего покрытия и рассчитывают стартовое значение энтальпии этого покрытия, а в остальном вычисления идут по уже описанному алгоритму. Для того, чтобы выделить группу программных продуктов, имитирующих присутствие защитной одежды, введена внешняя программная оболочка PACIENT0N, которая отличается от рассмотренного выше варианта только тем, что в момент времени t=0 запрашивает стартовые модули с индексом N.

Наряду с процессами переноса теплоты, протекающими внутри моделируемого объекта, необходимо правильно рассчитывать интенсивность переноса теплоты с поверхности твёрдого тела в охлаждающую газообразную среду. Для этого на каждом временном шаге необходимо вычислять величину коэффициента конвективной теплоотдачи. Известные значения коэффициентов теплоотдачи в совокупности с известными значениями температур газа и наружной поверхности моделируемого объекта позволят однозначно определить граничные условия нестационарной задачи переноса теплоты от ядра тела организма к его поверхности. Для расчёта коэффициента теплоотдачи используются стандартные методики, изложенные в главе …, которые предполагают использование критериальных уравнений. С учётом того, что процессы, обеспечивающие эффективное криотерапевтическое воздействие, происходят в условиях существенных колебаний температуры твёрдого тела и ещё более значительных колебаний температуры газообразной охлаждающей среды, необходимо учитывать изменения физических свойств газообразной среды при снижении или повышении температуры.