1、隨著科學(xué)技術(shù)、現(xiàn)代醫(yī)療水平的發(fā)展與進(jìn)步，生物多孔介質(zhì)熱輸運(yùn)的研究在腫瘤熱療、低溫外科、移植器官的冷凍儲(chǔ)存、生物組織的切割與焊接、疾病診斷、食物的儲(chǔ)存和保鮮及熱舒適分析等生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注，已成為國(guó)際學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)之一。大量研究表明生物多孔介質(zhì)的輸運(yùn)通道如血管樹(shù)、支氣管樹(shù)、動(dòng)植物養(yǎng)分輸運(yùn)系統(tǒng)等都具有統(tǒng)計(jì)自相似的特征，這種輸運(yùn)系統(tǒng)的微結(jié)構(gòu)在一定尺度范圍內(nèi)具有分形特征，并可采用類(lèi)分形樹(shù)狀分叉網(wǎng)絡(luò)來(lái)描述。所以，分形幾何理論可用于

2、分析這類(lèi)生物多孔介質(zhì)的熱輸運(yùn)問(wèn)題。在本文中，作者主要研究由血管樹(shù)及其周?chē)慕M織組成的具有分形特征的生物多孔介質(zhì)的熱輸運(yùn)特性。預(yù)計(jì)該研究在了解和揭示生物組織的熱輸運(yùn)特性、物理機(jī)理及臨床應(yīng)用中有重要的科學(xué)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　本文包括五章。第一章綜述了生物多孔介質(zhì)的熱輸運(yùn)的研究背景、理論研究和實(shí)際應(yīng)用方面的進(jìn)展，并簡(jiǎn)單介紹了類(lèi)分形樹(shù)狀分叉網(wǎng)絡(luò)和分形幾何理論。第二章基于隨機(jī)分布的血管樹(shù)的母管直徑滿(mǎn)足分形標(biāo)度律，我們分析了含有隨機(jī)分布

3、的血管樹(shù)的生物多孔介質(zhì)的熱傳導(dǎo)特性，提出了含有隨機(jī)分布的血管樹(shù)的生物多孔介質(zhì)的有效熱導(dǎo)率的分形模型。理論模型預(yù)測(cè)與已有的死亡組織的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好。并分析了有效熱導(dǎo)率隨血管樹(shù)的結(jié)構(gòu)參數(shù)的定量變化關(guān)系。第三章研究考慮了血液流動(dòng)的影響，應(yīng)用分形理論與方法分析了含有隨機(jī)分布的血管樹(shù)的活體生物組織的傳熱特性，提出了含有隨機(jī)分布的血管樹(shù)的活體生物組織的有效熱導(dǎo)率的分形模型，并詳細(xì)討論了考慮血液流動(dòng)后，血管樹(shù)的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)有效熱導(dǎo)率的影響?；铙w組織的

4、有效熱導(dǎo)率的預(yù)測(cè)與現(xiàn)有的活體組織的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好，比死亡組織的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和無(wú)血液流動(dòng)的有效熱導(dǎo)率模型的預(yù)測(cè)高。第四章研究了基于血液循環(huán)系統(tǒng)，建立了由一個(gè)動(dòng)脈血管樹(shù)和靜脈血管樹(shù)構(gòu)成的血管網(wǎng)絡(luò)和其周?chē)慕M織組成的生物組織模型。根據(jù)傅里葉定律和熱電模擬的方法，分別推導(dǎo)了死亡組織（無(wú)血液流動(dòng)）和活體組織（有血液流動(dòng)）的有效熱導(dǎo)率的解析表達(dá)式。兩種模型分別與死亡組織和活體組織的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好。第五章總結(jié)了本文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)，并對(duì)應(yīng)用分形幾何