مقدمه :

انتقال حرارت در کره ی چشم انسان یکی از موضاعات جالب توجهی است که اخیراً توسط محققان مورد بررسی قرارگرفته است. چشم عضو حساسی از بدن انسان می باشد که اختلالات و یا حتی تغییر کوچکی در دمای داخلی آن می تواند برای این عضو مضر باشد. علاوه بر آن، تغییرات دمایی در کره ی چشم طی عمل جراحی لیزر و یا حین کار با منابع حرارتی مضر مثل جوشکاری به روش قوس الکتریکی و یا حین کار با کوره برای تجزیه و تحلیل بسیار اهمیت دارند. بنابراین مطالعه ی مشخصات دمایی چشم به منظور تشخیص ناهنجاری های اولیه در چشم، طراحی مکانیزمی جهت حفاظت چشم و جلوگیری از آسیب دیدگی آن حیاتی می باشد. هدف اصلی، تجزیه و تحلیل انتقال حرارت در کره ی چشم انسان می باشد که به روش عددی و با استفاده از نرم افزار فلوئنت به ازای مقادیر مختلف ورودی در دو و سه بعد مدل شده است. نتایج با یکدیگر ونیز با نتایج تجربی و محاسباتی بدست آمده از کار های پیشین مقایسه شده اند.
دمای چشم انسان در حضور منابع انرژی مورد مطالعه قرار خواهد گرفت. نرم افزارهایی که برای شبیه سازی مدل های چشم مورد استفاده قرار گرفته اند، عبارتند از پلات دیجیتایزر،گمبیت و فلوئنت. مکانیزم حل در فلوئنت به روش حجم کنترلی محدود می باشد.
به طور خلاصه، این گزارش طی مراحل ذیل ارائه شده است :
• تعاریف مهم
• کارهای مشابه انجام گرفته توسط دیگر محققین
• مدلسازی و شبیه سازی ها
• نتیجه گیری، محدودیت ها و پیشنهادها

فهرست مطالب

1- چکیده………………………………………………………………………………. 1
1-1- کلمات کلیدی انگلیسی……………………………………………………….. 2
1-2- کلمات کلیدی فارسی:………………………………………………………… 2

کنتور های دمای استاتیک برای مدل دو بعدی چشم بدون منبع انرژی خارجی

کنتور های دمای استاتیک برای مدل دو بعدی چشم بدون منبع انرژی خارجی

2- مقدمه………………………………………………. 3

3- مرور مطالب………………………………………………………………………… 5

چشم عضوی است زنده و به مانند دیگر اعضای بدن، انرژی به واسطه ی جریان خون به این عضو منتقل می گردد. با این حال، با توجه به وظیفه ی بینایی این عضو، شریان های چشم تنها در ناحیه مشیمیه وجود دارند. علاوه بر آن فرض شده است که تولید گرمای سوخت وساز در بافت های چشم ناچیز است. تنها منبع حرارتی در نظر گرفته شده، انتقال حرارت جابجایی به واسطه جریان خون در شرایط عادی است که به عنوان یک منبع حرارتی خارجی فرض شده است. اثرات گرمایی تولید شده می تواند حاصل دلایل مختلفی نظیر عمل جراحی لیزر و یا کار با منابع حرارتی مضر نظیر جوشکاری قوسی و یا کار با کوره ها باشد. تأثیر عمل جراحی در اختلالات حرارتی در چشم انسان در این گزارش مدلسازی شده است.
پدیده ی انتقال حرارت در چشم به صورت تجربی و عددی در برخی تحقیقات مطرح شده که در بخش بعد مورد بحث قرار گرفته است.
3-1- مکانیزم تولید حرارت در بافت ها ……………………………………………….5
3-2- تحقیقات پیشین………………………………………………………………… 5
3-3- معادلات حاکم…………………………………………………………………… 8

4- مدلسازی و شبیه سازی ……………………….13

4-1- هندسه ی چشم…………………………………………………………….. 13
4-2- مقدمه ای بر نرم افزارگمبیت………………………………………………… 14

نرم افزار گمبیت برای کمک به کاربران جهت ساخت و مش بندی مدل ها وآماده سازی آن ها به منظور تحلیل و شبیه سازی در نرم افزار فلوئنت می باشد. از نرم افزار گمبیت می توان جهت کاربردهای فنی مانند دینامیک سیالات محاسباتی بهره جست. گام های ضروری و نیز اصلاح مدل برای ساخت و مش بندی هندسه را می توان با تعریف داده های مقدماتی ورودی به نرم افزار گمبیت که رابط کاربر گرافیکی نامیده می شود، ساده و مصور ساخت. نرم افزار گمبیت به صورت گسترده استفاده می گردد و جهت استفاده برای مدل های مختلف سازگار است.

در هر کاری شبیه سازی لازم می باشد. نخست نیاز است که مدل چشم ساخته و با دیگر مدل ها مقایسه گردد و جهت نتیجه گیری بسط یابد. مدل ذیل با نتایج مقاله ارائه شده توسط  انجی و اوئی (2006) مقایسه گردیده است. مراحل ذیل جهت تولید مش برای شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی انجام یافته است.

برای ساخت هندسه ی چشم با نرم افزارگمبیت، نقاط چشم لازم است که تعریف و به مختصات نقاط به نرم افزار گمبیت وارد گردند. پلات دیجیتایزر برنامه ای است که به منظور استخراج داده ها از نمودارهای خطی، لگاریتیم یا نیمه لگاریتمی زمانی که داده ی مرتبط در دسترس نمی باشد و نیاز است که از روی نمودار بدست آید، سودمند می باشد. با نرم افزار پلات دیجیتایزر نیمی از هندسه ی چشم به دست می آید. پس از آنکه نقاط چشم به نرم افزار گمبیت انتقال یافتند، می توان از ابزار مرتبط در قسمت هندسه (نظیرخط، لبه و…) برای کشیدن هندسه ی چشم بهره جست. بعد از آن، می بایست از هندسه صفحه برای ایجاد صفحه های مختلف برای نواحی مختلف چشم به منظور مش بندی آن استفاده نمود. مرحله ی بعد، مش زدن هندسه ی تولید شده می باشد. در قسمت  ابزار کاربردی گزینه ی مش بندی صفحه را انتخاب می کنیم. از آنجا که چشم دارای هندسه ی  پیچیده ای است، این نوع مش برگزیده شده بهترین گزینه ای است که می توان انتخاب نمود. از آنجا که هر صفحه خصوصیات حرارتی خاص خود را دارد، ضروری است که برای هر صفحه یک نام اختصاص دهیم تا در نرم افزارفلوئنت قابل تشخیص باشد. در قسمت نواحی تمامی نواحی از نوع جامد در نظر گرفته شده اند. پس از آن مرزهای نواحی مختلف، شامل دیواره ی قرنیه و صلبیه تعریف شده اند.

سرانجام هندسه ذخیره شده وفایل های “jou” ، “trn” و“dbs”  به وجود می آیند. این فایل ها اطلاعات هندسه ی چشم را درخود نگاه می دارند. تمام مراحل ساخت و مش بندی در فایل“jou” نوشته شده است. نیاز است که مدل به صورت فایل مش دو بعدی به نرم افزار فلوئنت منتقل گردد که این فایل “msh”  نامیده می شود. تصویر دو بعدی چشم انسان که برای مدلسازی در نرم افزار گمبیت مورد استفاده قرار گرفته، در شکل 2  (الف) نشان داده شده است. برای دست یافتن به نتایج نزدیکتر به مقاله، هندسه ی چشم به همراه اعصاب بینایی در نرم افزار گمبیت تولید شده است. مش تولید شده در نرم افزار گمبیت در شکل 2 (ب) نشان داده شده است.

4-3- تجزیه و تحلیل…………………………………………………………………. 17

زلالیه

زلالیه

5- نتایج……………………………………………… 20

5-1- مدلسازی انتقال حرارت درچشم انسان در شرایط عادی………………… 20
5-1-1- مدل ساده…………………………………………………………………… 20
5-2- مدلسازی انتقال حرارت در چشم انسان تحت عمل جراحی لیزر ……….23
5-3- مدلسازی جابجایی طبیعی و جریان سیال در زلالیه……………………… 28

6- نتیجه گیری……………………………………… 34

در این مطالعه ،چشم در مدل های دوبعدی و سه بعدی شبیه سازی شده است. انتقال حرارت در شرایط حالت دائمی عادی، تحت عمل جراحی لیزر و همچنین پس ازگذشت زمان کافی از آغاز عمل جراحی شبیه سازی شده اند. مدل دوبعدی چشم به منظور شبیه سازی انتقال حرارت در چشم انسان مورد استفاده قرار گرفته است تا پیش از آغاز شبیه سازی مدل سه بعدی کامل چشم نتایج اساسی را ارائه کند. شبیه سازی کیفی اثرات حرارتی در جریان مایع زلالیه برای نشان دادن تجزیه و تحلیل حرارتی ضروری در چشم انسان است.

برای در نظرگرفتن مکانیسم های خنک کاری مختلف در قرنیه، یک کد UDF  در برنامه ی زبان C  نوشته شده و به نرم افزار فلوئنت وارد شده است. علاوه بر آن برای فراهم آوردن نتایج اثرات حرارتی عمل جراحی لیزر بر نحوه ی توزیع دمای چشم، گرمای تولید شده از تابش لیزر با استفاده از یک فایل UDF به نرم افزار فلوئنت وارد شده است. علاوه بر آن اثر ضریب انتقال حرارت جابجایی صلبیه و نرخ پرفیوژن خون بر نحوه ی توزیع دما در چشم تجزیه و تحلیل شده است.

برای نخستین بار در یک مدل سه بعدی، جریان در مایع زلالیه مطالعه شده است و اثرات این جریان مورد بررسی قرار گرفته است. برای مدل های مقدماتی این مطالعه ازجریان مایع زلالیه که به صورت مشابهی در شبیه سازی های پیشین مد نظر قرار گرفته بودند، صرفنظر شده است. نتایج در شرایط مختلف با مطالعات پیشین برای صحت سنجی مقایسه شده اند. جریان جابجایی طبیعی داخل مایع زلالیه موجب تعدیل دما در داخل این ناحیه می شود و در نتیجه ی آن دما در امتداد خط مرکزی این ناحیه دراثر عمل جراحی از وضعیتی که در آن این ناحیه به صورت جامد شبیه سازی شده است، کمتر است.

شبیه سازی های سه بعدی جریان داخل مایع زلالیه، اثرات سه بعدی جابجایی طبیعی، یعنی خطوط مسیر سه بعدی را نشان می دهد. این بدان معناست که برای شبیه سازی صحیح جریان در این ناحیه ضروری است که این ناحیه را سه بعدی شبیه سازی نمود.

از آنجا که داده های کافی برای دیگر مکانیسم های گرمایش چشم در دسترس نیست این مطالعه محدود به عمل جراحی لیزر می باشد. بنابراین توصیه می شود که اثر دیگر مکانیسم ها بر توزیع حرارت چشم در نظر گرفته شود.

7- مراجع…………………………………………………………………………….. 36

8- پیوست………………………………………… 37

8-1- یو دی اف نوشته شده در فلوئنت………………………………………….. 37
8-2- شبکه بندی…………………………………………………………………… 40
8-3- کانتورهای دما ………………………………………………………………….42

کانتور

کانتور

فهرست جدول ها

جدول 1- چگالی و خواص حرارتی بافت های چشم………………………………………………………………….. 16

جدول 2- گرمای تولید شده در نواحی مختلف چشم………………………………………………………………… 22

جدول 3 -دما  در مرکز RPE برای مطالعه اثر پرفیوژن خون در مشیمیه……………………………………………… 24

جدول 4- تنظیمات مسئله در مدلسازی سه بعدی جابجایی طبیعی و جریان سیال درناحیه ی مایع زلالیه…… 26

جدول 5- خصوصیات حرارتی مایع زلالیه…………………………………………………………………………………. 26

14



بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان