血流和温度信息是人体健康的重要指标,随着医疗、航空航天等行业的发展,人体基础生理参数的测量、“人-机-环境”三要素下的人体热舒适性已成为重要的研究课题。本文利用有限元方法,考察了指尖皮肤温度波动与微血管运动的相关性。进一步在人手模型基础上,建立多节段人体物理模型,耦合一维血流模型、传热模型和热调节模型对人体全身的血流和热调节机制进行了模拟。主要研究内容包括以下两个方面：1.指尖皮肤温度波动与微血管运动相关性的定量评价基于多孔介质有限元模型建立了孔隙度随温度变化的数学关系,分析了冷水刺激对侧手皮肤温度波动与孔隙度变化的关系。结果表明随着组织孔隙度的变化,指尖皮肤温度在冷水刺激时下降,而在冷水刺激结束后逐渐回升。通过小波分析提取内皮调节频段的温度数据,发现温度波动幅值也在冷水刺激时减小,而在冷水刺激后逐步回升,这与实验数据的分析结果是一致的。这有助于利用皮肤温度信息对微血管的运动进行量化,实现对微血管健康的检测。2.多节段人体热特性建模及不同热环境下热调节分析利用椭圆柱构建6节段的三维人体模型,包括头部、躯干与四肢。并根据解剖结构确定不同组织、重要器官的尺寸与位置,从而构建全身六面体有限元网格模型。在耦合全身一维血流动力学模型、改进的生物传热模型基础上,加入了人体热调节的参数模型,该模型可以对皮肤血液灌注、出汗散热和寒颤产热进行量化评价。由此计算了人体在不同环境、不同着装条件下的血流、温度分布和热调节活动变化。研究结果揭示了在不同环境,特别是极端环境条件下人体热调节功能是如何维持核心温度的相对稳定。1℃寒冷环境下,相较于裸体模型,服装热阻为1c1o的着装条件可以使四肢皮肤温度升高约5℃,表明合适的衣着对维持体温,特别是皮肤温度有重要作用。本文提出的耦合模型有助于对血流和体温调节的热调节机理的认识,该模型可以用于对安全驾驶的评估,热病病症的预测等,并能对特殊服饰的设计提供一定的技术支持。