Журнал прикладного машиностроения

Абстрактный

Надежное моделирование тепловой реакции человека на охлаждение рук и предплечий для повышения производительности и энергоэффективности

М. Рида, В. Караки, Н. Гаддар и К. Гали

Подход моделирования используется для изучения эффективности метода активного охлаждения (AC) погружения рук и предплечий в холодную воду для снижения температуры ядра после тяжелой физической нагрузки. Переходная многоузловая сегментарная биотепловая модель, основанная на физиологии и точном математическом моделировании терморегуляторных функций, используется для прогнозирования температуры сегментарного ядра и кожи человека, а также артериального кровотока для заданной скорости метаболизма и условий окружающей среды . Обоснованность модели подтверждается путем сравнения с опубликованными экспериментальными данными по температуре ядра во время и после погружения предплечий и рук в холодную воду. Проверенная модель используется в исследовании случая для улучшения понимания связанных тепловых изменений тела и артериального кровотока и механизмов AVA во время вмешательств AC, которые снимают тепловой стресс в жаркой среде. Время, необходимое для снижения температуры ядра с 38,0°C до 37,0°C, составляет 33 минуты, когда субъект находится в состоянии покоя и подвергается воздействию воздушного охлаждения при температуре 21°C, по сравнению с 15 минутами, когда руки и предплечья погружены в
воду при температуре 10°C. Средняя явная потеря тепла в течение периода охлаждения , связанного с погружением предплечий и рук в воду при температуре 10°C, составила 106,2 Вт по сравнению с 75,9 Вт при пассивном воздушном охлаждении при температуре 21°C. Активное охлаждение оказалось эффективным методом ускорения снижения температуры ядра и может использоваться с эффективными, локализованными и портативными охлаждающими устройствами.