肿瘤微波热疗三维温度场热域控制及红外热成像

研究了肿瘤热疗过程中正弦调制信号控制微波辐照时的均匀仿真模型内部三维温度场分布以及热域体积.为使肿瘤区域内产生有效的热效应,提出正弦信号调制微波输出,对三维分层仿真模型中各层的温度进行红外热成像分析,然后对三维温度场进行光线投射重建,测量三维有效热域的相对体积,分析讨论正弦调制微波功率和周期对生物组织加热区域内温度分布与三维热域相对体积的影响.结果表明,正弦调制信号控制微波加热可有效控制生物组织内部的温度分布;采用提高正弦调制微波功率、在一定范围内改变调制微波的周期的方式来提高生物组织加热区域内的热效应和热域体积,可为肿瘤微波热疗三维温度场热域控制、观察与测量提供初步依据。     

磁流体的非均匀分布对磁感应热疗温度场的影响

温度场分布的均匀性决定了磁流体热疗的治疗效果,温度场的分布特性与磁场分布和磁流体分布密切相关.针对实际亥姆霍兹线圈产生的非均匀分布磁场情况,在多点注射策略的基础上,进一步探究磁流体非均匀分布对温度场的影响,为磁流体热疗的临床应用提供理论依据.以磁流体热疗过程中生物组织内的温度场分布为研究对象,以最大化肿瘤组织内温度达到...     

宫颈癌微波热疗温度场的计算机模拟

建立了子宫颈癌热疗的热模型,利用体模实验直接测量得到了组织对辐射能的比吸收率（SAR）,并通过数据拟合得到了其分布函数．在此基础上利用三维有限元对温度场进行了模拟,并把自编程序计算的结果同商用软件ANSYS的计算结果进行比较;最后针对临床常见情况（肿瘤形状、尺寸、组织灌注率等）进行相应的变多数研究,为临床最佳治疗方案提供了理论依据和参考数据．     

个性化脊柱肿瘤微波热疗的手术规划

主要研究个性化脊柱肿瘤微波热疗的温度场规划,并提出利用数值模拟进行个性化脊柱肿瘤手术规划的理论.根据病人医学切片图像三维重建解剖真实的肿瘤及其周围组织的几何结构;在三维计算机环境下进行虚拟手术操作,来确定天线插入方式和深度;施加由离体实验测得的SAR边界条件,利用有限元法进行温度场模拟;提取不同加热时刻的温度场分布,对插入方式和深度进行评估.结果表明:微波加热初期,54℃温度场完全包含在肿瘤内部,加热到16s时开始灼伤正常组织.加热到240s时54℃温度场覆盖周围正常组织的体积已经达3 520mm³,此时消融率为98.5%.由此可见,个性化脊柱肿瘤手术规划为临床手术提供了术前预测和理论依据.     

可控活化热氛围燃烧器温度场的模拟

在试验的基础上,利用仿真计算的方法对可控活化热氛围燃烧器的温度场进行了研究,探讨了中央射流、中央射流速度、协流温度及协流速度对燃烧器温度场的影响,找出了此燃烧器温度场的稳定区域,该结果对试验的设计具有一定指导意义。     

材料热物理参数对沥青路面温度场的影响

为了分析沥青面层材料热物理参数对路面整个深度范围内温度场的影响规律,根据传热学和气象学的基本原理,得出路表面热平衡方程,以实测太阳辐射值、气温、风速作为模型的边界条件,采用ANSYS CFX软件,进行三维数值建模。通过实测数据验证模拟值的准确性,进而分析路面材料的吸收率、导热系数、比热、发射率和密度对沥青路面温度场的影响。结果表明:该CFX计算模型具有较高的精度;同时,为改善高温地区沥青路面温度场,路面材料应具有吸收率小、导热系数小、比热大、发射率大的特点;研究结果可为节能环保型路面的选材与设计奠定基础,并为如何改善沥青路面温度场提供理论依据。     

肝癌微波热疗手术规划系统的设计与实现

介绍肝癌微波热疗手术规划系统的设计思路以及系统的具体实现.通过对301医院提供的2例肝癌病人CT图像进行处理,利用该系统获得了最佳的微波热疗参数,制定了合理的手术计划.实验结果表明,该系统能完成肝癌微波热疗手术规划,经进一步完善,可望应用到临床,为临床医生进行热疗手术提供依据.     

高强度钢板热成形三维温度场数值模拟分析

基于三维温度场有限元理论,考虑高强度钢板实际热成形过程中板料和水冷模具的温度边界条件,开发了用于热成形的KMAS_HF(King mesh analysis system_Hot forming)温度场分析模块,其中分别采用壳体单元和三维四面体单元模拟板料和模具温度场,将板料相变潜热释放引入温度场分析过程中。以典型U型试件为例,对其热成形过程进行数值模拟分析,并与实际试验进行对比研究。结果表明:板料与三维实体模具温度变化的数值模拟结果与试验结果一致,该模块对于热成形温度场分析预测具有重要指导意义。     

热冲击对汽轮机转子温度场的影响

采用20节点有限单元法,对转子受热冲击引起的温度场进行计算分析,归纳总结出不同热冲击条件下转子调节级前槽截面处内外表面上的温差随时间的变化规律.     

微波热疗的机理与贴敷器的设计

在讨论微波热疗机理的基础上叙述了微波热疗贴敷器的设计原理、实现方法及临床应用结果。     

基于超声背向散射积分的微波热疗无损测温

旨在探索一种基于超声背向散射积分的微波热疗无损测温方法,利用水浴加热实验系统,以新鲜离体猪肝组织为研究对象,通过采集不同温度下的超声原始射频信号,分析各温度下组织的背向散射积分,建立背向散射积分与温度相关性模型用于微波加热实验过程中温度的检测.所建相关性模型为:超声背向散射积分值为0.062×t+3.591;该模型在低温段(≤70℃)测温误差较小(<5℃),在高温段(>70℃)测温误差较大(>10℃).研究结果表明:超声背向散射积分可用于常规热疗无损测温;微波热疗温度分布不均使得检测较为困难;利用正常与热凝固组织背向散射积分的差异进行热凝固区检测具有一定优势.     

血管对肝脏微波消融温度场的影响

为了研究血管对消融温度场的影响, 运用离体实验的方法测定距天线不同距离及血流量不同的血管对温度场的影响.实验中采用输液管代替肝动脉, 并依据肝动脉的血流速度设定管内的水流速度;利用铜-康铜热电偶测量血管周围的温度场.并在相同的条件下进行微波消融的仿真计算, 对比实验与仿真结果的不同.结果显示:当微波天线距血管1.0 cm时, 由于血液对流换热的影响, 微波消融域并没有关于微波天线对称, 在靠近血管的一侧出现了很大的温度梯度, 且随着血流量的增大, 微波消融域变小;当微波天线距离血管1.5 cm时, 微波消融域的形状开始变圆, 并且天线两侧相同距离的点的温升曲线的温差也开始减小;当微波天线距离血管2.0 cm时, 微波消融域几乎呈圆形, 且关于微波天线对称, 血管的影响可以忽略.当血流量增大时 (从22 cm/s变为55 cm/s) , 血管对温度场的影响增大 (与22 cm/s的温差最大可达10℃) , 消融温度场进一步减小.当微波天线与血管之间的距离大于2.0 cm时, 对于小流量的血管可以忽略其对于温度场的影响, 热疗前不用进行血管阻断术.当微波天线与血管之间的距离小于2.0 cm且血流量大于22 cm/s时, 为了不影响消融的疗效, 建议进行血管阻断术.     

埋地热油管道周围温度场数值模拟

建立了埋地热油管道周围土壤温度场的物理模型,并用ANSYS软件对管道周围的温度场进行数值模拟.通过和实验结果对比表明,该方法能准确地计算管道周围温度场的分布,同时也能求解出管道周围中任意点在整个运行周期中的温度变化情况.     

微波场中加热水的模拟计算

微波环境下测温存在一些问题,借助数值模拟的方法可计算微波场中试样温度随加热时间的变化.计算过程中需考虑材料的介电常数随温度的变化.水的介电常数数据最完整,所以选水为研究对象,进行微波场中加热水的实验研究及数值计算.计算结果表明微波在炉腔内金属壁上全反射形成驻波.随着微波在水中的传播,其强度逐渐衰减,因此水表面的微波场最强.考虑水的介电常数随温度变化以及微波场在水中传播时的衰减等因素后,模拟计算出的水温随微波加热时间的变化与实验结果吻合较好.     

不同调节方式影响铸嘴型腔出口速度、出口温度分布的研究

本文研究了两种典型入口速度调节方式对铸嘴型腔流场和温度场的影响。通过数值方法对铸嘴型腔非定常流动和传热进行了仿真分析。结果表明：在同一变化幅值情况下，入口速度阶跃变化、斜坡函数变化后的熔体出口速度、出口温度分布基本相同．     

微波传感器天线的电磁场数值仿真分析

利用CST微波工作室建立天线结构仿真模型,对天线的电磁波在空间中传播情况进行模拟,研究不同激励频率和不同形状的天线对电磁场传播的影响。仿真结果表明,随着频率的增大,探测距离增大,方形天线比圆形探测距离远。     

车轴感应淬火温度场的数值模拟研究

应用感应加热理论,引入复矢量磁位建立了感应加热淬火电磁场、温度场的有限元分析模型。运用通用有限元分析软件ANSYS对感应加热淬火温度场进行了数值模拟。结果表明,数值模拟结果与工程实际应用工况基本一致。