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Previous issue date: 2016-09-16 / Este trabalho tem como objetivo efetuar uma análise da sensibilidade da perfusão
sanguínea e da condutividade térmica ao se simular processos de queimadura de pele
devido a uma fonte de calor externa, considerando diferentes condições de contorno e
utilizando o método dos elementos finitos (MEF) para discretizar a equação de Pennes.
O modelo 2D aqui empregado considera um tecido biológico formado pelas camadas de
epiderme, derme e subcutânea, e considera também funções não lineares para perfusão
sanguínea e condutividade térmica. A hipótese não linear se explica pelo fato que para
a perfusão sanguínea observa-se um aumento seguido de uma diminui¸ca˜o acima das
temperaturas específicas resultantes de danos induzidos pelo aumento de temperatura
nos capilares sanguíneos, e que a condutividade térmica varia linearmente com o aumento
da temperatura. O sistema de equações diferenciais ordinárias não lineares oriundo da
discretização via MEF é resolvido empregando-se o método de Euler implícito em conjunto
com o método de Picard. Uma vez determinado a distribuição de temperatura, o modelo
de Arrhenius será utilizado para calcular o dano térmico e classificar a queimadura quanto
ao seu grau (ou seja, primeiro, segundo ou terceiro grau). / This paper aims at performing a sensitivity analysis of blood perfusion and thermal
conductivity when simulating skin burning process due to an external heat source,
considering different boundary conditions and using the finite element method (FEM)
to discretize Pennes’s equation. The 2D model employed here considers a biological
tissue formed by epidermis, dermis and subcutaneous layers, and also considers nonlinear
functions for blood perfusion and thermal conductivity. The nonlinear assumption is
explained by the fact that for the blood perfusion it is observed an increase followed
by a decrease greater than the specific temperatures resulting from damage induced by
temperature increase in blood capillaries, and also that the thermal conductivity varies
linearly with temperature growth. The system of nonlinear ordinary differential equations
arising from the discretization by FEM is solved by employing the implicit Euler method
in conjunction with the method of Picard. Once the distribution of temperature is
determined, the Arrhenius model is used to calculate the thermal damage and classify
the burn degree (i.e., first, second or third degree).
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:hermes.cpd.ufjf.br:ufjf/3346 |
| Date | 16 September 2016 |
| Creators | Ribeiro, Thiago dos Santos |
| Contributors | Loureiro, Felipe dos Santos, Rocha, Bernardo Martins, Scola, Luís Antônio |
| Publisher | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF), Programa de Pós-graduação em Modelagem Computacional, UFJF, Brasil, ICE – Instituto de Ciências Exatas |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFJF, instname:Universidade Federal de Juiz de Fora, instacron:UFJF |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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