МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕРМОРЕГУЛЯЦИИ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА В ЗАМКНУТОМ ГЕРМООБЪЕМЕ

© Т.В.Матюшев, Н.Н.Хабаровский
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы космической медицины и биологии"
2001 г.

Представленная в работах имитационная модель теплообмена организма человека в космическом полете учитывает влияние тепловых и массовых потоков от технических систем жизнеобеспечения на физиологические системы организма. Структура математической модели включает: формализованное описание пассивных механизмов естественной, описание активных механизмов естественной системы терморегуляции, модель пассивного компонента внешнего теплообмена элемента одежды или защитного снаряжения; модель активного компонента внешнего теплообмена — тепловые потоки от теплоносителя.

Модель позволяет учитывать влияние на структуру и динамику компенсаторных реакций физиологической системы процессов тепло- и массообмена в пограничном слое при изменении переменных факторов внешней среды в аэрокосмическом полете. Разработанная модель учитывает комплексное влияние явлений переноса теплоты и массы метаболической природы и физико-технических эффектов, создаваемых управляемым аэрокосмическим полетом на тепловые потоки организма.

Организм человека представлен как сложнейший теплообменник с сосудами-трубками, окруженными теплопроводящей тканью, содержащей источник теплоты. Тело человека разделено на 17 сегментов Деление сегментов на участки выполнено с учетом основных функций выделяемого участка в процессах образования и переноса теплоты в организме и взаимодействия его с окружающей средой. Модель включает 51 уравнение для отдельных участков тела и 1 уравнение, описывающее смешение тепловых потоков в легких и сердце. Каждый участок организма представляет собой объем цилиндрической формы, выбираемый таким образом, чтобы масса, площадь поверхности, и др. соответствовали эквивалентными данными моделируемому объекту. Формализованное описание модели представляет собой систему обыкновенных дифференциальных уравнений 52-го порядка и алгебраических уравнений, описывающих собственно физиологическую терморегуляцию.