Введение к работе
Актуальность темы. Реакции системы терморегуляции как функциональной істемьі организма находятся в зависимости от внешних условий и специфики тепломассообмена организма, определяемой взаимодействием и взаимовлиянием пловых и массовых потоков от технических систем жизнеобеспечения и физио-ігических систем организма. Поэтому, при проектировании индивидуальных систем изнеобеспечения, предназначенных для обеспечения работоспособности экипажа экстремальных условиях необходим учет влияния комплекса факторов внешнего пло- и массообмена на компенсаторные реакции организма человека в широком іапазоне изменения внешних условий. Сложность и высокие материальные затраты і проведение, ограниченная возможность получения количественной информации низкая информативность экспериментальных исследований с испытателем в экс-іемальньїх условиях предопределяют необходимость применения наряду с натур-.ІМ экспериментом других методов для изучения системы терморегуляции живого іганизма.
Преимущество метода имитационного моделирования заключается в том, что эжно решать задачи, недоступные методам экспериментальной физиологии, оделирование позволяет математически формализовать теоретические знания о жнципах функционирования системы терморегуляции организма и законы іравления температурными режимами для создания оптимальных условий ізнедеятельности человека в экстремальных условиях.
Существующие математические модели системы терморегуляции позволяют личественно описывать в некоторых важных аспектах исследуемую систему, інако использование имеющихся моделей для решения задач определения плового состояния организма в экстремальных условиях практически невозмож-|, так как известные модели не учитывают неоднозначный и нелинейный характер йствия компенсаторных реакций организма. Альтернативой является концепция щели, основанной на применении теории нечетких множеств. Так как модель лжна применяться в большом диапазоне изменения внешних условий, необходимо
разработать математическое описание системы терморегуляции организма человек корректно учитывающее особенности физиологии организма и условий теплообм на и массообмена в окружающей среде и реализовать его в программном обеспечени
Цель исследования: формирование и программная реализация методиь определения теплового состояния органична человека на основе имитационно модели системы терморегуляции, учитывающей влияние изменения переменны факторов внешнего тепло- и массообмена на структуру и динамику кол пенсапюрныхреакций организма человека и предназначенную для проекпшровани индивидуальных систем жизнеобеспечения.
Для достижения указанной цели поставлены и решены следующие основні задачи:
1. Составлено формализованное описание закономерностей действия мех
низмов физиологической терморегуляции и динамики процесса внутреннего тепл
обмена организма с учетом количественных характеристик регулирующих контур
организма, а так же механизмов внешнего теплообмена с учетом взаимосвязи меж;
явлениями переноса теплоты и массы метаболической природы и физико-те:
нических эффектов от бортовых систем.
2. Разработана и реализована в программном обеспечении имитационн;
модель системы терморегуляции как функциональной системы организма с учете
анатомических, физиологических и физических особенностей и реальных услові
тепло - и массообмена в окружающей внешней среде.
-
Осуществлена проверка разработанной математической модели на аде ватность на основе модельных вычислительных и натурных медицинских экспер ментов.
-
Выработаны практические рекомендации для анализа взаимодействия ф зиологпческих систем организма с индивидуальными системами жизнеобеспечени
Научная новизна работы определяется:
формализованным описанием активных механизмов компенсаторнь
реакций системы терморегуляции на основе теории нечетких множеств, позвол -4-
щей учесть неоднозначность и нелинейность характера действия защитных реак-ій человека на внешние возмущения;
Ппредложенной структурой формализованного описания системы термо-:гуляции, учитывающей комплексный характер внешнего теплообмена на отдель->ix участках поверхности тела и влияние массопереноса натештообмен при испаре-«! влаги с поверхности кожи;
новыми экспериментальными данными, полученными в вычислительных и
гдицинских экспериментах для условий теплового стресса.
Практическая ценность работы заключается в предложенной методике опре-іления теплового состояния организма, позволяющей проводить исследования в ироком диапазоне внешних возмущающих воздействий.
Достоверность полученных результатов обеспечивается строгой математиче-ой постановкой задачи исследования, применением известных и опробированных юленных методов при программной реализации модели, сопоставлением ре-льтатов вычислительных экспериментов с данными, полученными при проведении ггурных медицинских испытаний с оператором, а также с экспериментальными иными других авторов.
Апробация работы. Основные результаты и положения диссертации док-дывались и обсуждались на:
Она 25 Международной конференции по системам сред обитания, Сан-Диего, їлифорния, США, 1995 г.;
на Научно-методическом совете I Управления ГНИИИ МО РФ (А и КМ), '96 г.;
на 6 Европейском Симпозиуме по космическим системам жіпнеобес-чения, Нордвик, Нидерланды, 1997 г.;
на научно-техническом семинаре кафедры систем жизнеобеспечения псковского государственного авиационного института (Технического универ-тета), 1997 г.
Публикации. Основные результаты работы изложены в трех опубликованные статьях и трех научно-технических отчетах.
Реализация полученных результатов. Результаты работы внедрены в ГНИИк! МО РФ (А и КМ) при выполнении плановых НИР и при доработке дополнений к методическому руководству по физиолого-гигиенической оценке характеристиь защитного снаряжения для экипажей летательных аппаратов и индивидуальных систем жизнеобеспечения, а также в учебном процессе в МАИ при подготовке инженеров по специальности 1311.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов и содержит 170 стр., включая: 128 стр. текста, 14 таблиц, 67 рис., список литературы включает 93 наименования.