İnsan derisi ve itfaiyeci giysisinden oluşan sistemin ısıl modellenmesi

Bu çalışmada insan derisindeki ve itfaiyeci giysisindeki ısı ve nem geçişi incelenmiştir. Öncelikle dört katmandan oluşan insan derisi için, farklı çevresel koşullar altındaki sıcaklık dağılımı bulunmuştur. Bu modelde deri yüzeyinden ışınım, taşınım ve terleme mekanizmaları ile ısı geçişi olmaktadır. Bulunan sıcaklık dağılımına göre dokulardaki hasar oranı incelenmiştir. Sonrasında oluşturulan bu modele nem geçişi de eklenerek model genişletilmiştir. Sıcaklık dağılımı ve derişim dağılımı bulunmuştur. Ayrıca ısıl parametrelerin ve çevre sıcaklığının değiştirilmesi ile cilt içerisindeki sıcaklık ve derişim dağılımının etkilerini incelemek için parametrik bir çalışma yapılmıştır. Yapılan üçüncü modelde ise insan derisi için oluşturulan modele üç katmandan oluşan bir itfaiyeci giysisi eklenmiştir. Giysi katmanları arasında ve insan derisi yüzeyi ile giysi arasında hava katmanı bulunmaktadır. Modelde sıcak gazlara maruz kalınması durumundaki ısı geçişi ele alınmıştır. Yüksek ısı ve alev maruziyeti sırasında dokuda oluşacak hasar oranı Arrhenius yaklaşımı ile hesaplanmıştır. Bu çalışmada ayrıca çeşitli parametrelerin (kıyafet arasındaki hava boşluğu genişliği, gaz sıcaklığı) etkileri incelenmiştir. Sayısal çözümleme ticari bir yazılım paketi olan COMSOL Multiphysics programı kullanılarak yapılmıştır. Öncelikle programda geometri oluşturulmuş sonrasında başlangıç ve sınır koşulları tanımlanmıştır. İnsan derisindeki ısı geçişinin hesaplanmasında Pennes biyo-ısı denklemi kullanılmıştır. Programın 'Heat Transfer in Solid' ve 'Transport of Diluted Species' modülünden yararlanılarak sonlu elemanlar yöntemi ile çözümleme yapılmıştır. Oluşturulan modellerde dokuda oluşabilecek olan yanık yaralanmalarının derecesinin tahmin edilmesi amaçlanmıştır.